Herausfinden, was passiert in der dielektrischen, als er sich in das elektrische Feld. Wie bekannt ist, in der dielektrischen keine freien Ladungsträger. Alle elektrischen Ladungen des Dielektrikums ein Teil der Moleküle und können verschoben werden, nur auf sehr kleine Entfernungen; innerhalb des Moleküls oder atoms.

Da Dielektrikum reduziert die Stärke der Wechselwirkung Ladungen, T. E. schwächt das elektrische Feld, dann kann man schließen, dass die Verschiebung der Ladungen innerhalb der Moleküle des Dielektrikums wirklich passiert. Herausfinden der Mechanismus dieses Phänomens.

Zuerst stellen Sie sich das Atom, der Durchmesser des Kerns der hat eine Größe von etwa 10^-15 m. Dann ist es Elektronenwolke (in Erster Näherung angenommen, dass es konvex) wird der Radius in der Größenordnung 10^-10 m. Aus dem Vergleich der Größe des Kernels und der elektronischen Wolken zu sehen, dass der Kern eines atoms ist durchaus möglich, für einen Punkt, die befindet sich in der Mitte der Wolke. Wenn das Atom wird in elektrische Feldstärke E, dann ist die Wolke, die sich gegen die Richtung E in einiger Entfernung lrelativ Kernel (Reis. 15.19).

Da der Kernel in ein paar tausend mal mehr Masse des Elektrons, α-letzter bewegt sich in einem Atom mit sehr hoher Geschwindigkeit (Ordnung 10⁶ m/s), der Kern der reagiert nur auf die mittlere Kraft der Anziehung zu den Elektronen in einem Atom. Deshalb kann man davon ausgehen, dass die ganze negative Ladung der Wolke konzentriert sich in seinem Herzen, und das ganze Atom, die sich in einem elektrischen Feld, kann verglichen werden, um ein System von zwei gleicher Größe und entgegengesetzten Vorzeichen der Ladungen q=Ze, die liegen l. Ein solches System nennt man Dipol. Daher, wenn ein Atom trifft den äußeren elektrischen Feld, dann verwandelt er sich in ein elektrischer Dipol, das schafft Ihr das elektrische Feld, lähmende externes Feld in der dielektrischen (Reis. 15.20).

Das Werk G_E=lqgenannt elektrischer Dipol-Moment. Elektrisches Moment G_E gibt es einen Vektor, im entlang l vom negativen zum positiven Ladung (RDW. 15.21), das Modul wird das Verhältnis von:

G_E=lq, (15.15)

Es stellt sich heraus, dass das elektrische Moment Moleküle, aufgrund der Verschiebung der Elektronenwolke relativ Kerne, direkt proportional zur Feldstärke E, T. E.

G_E=αE, (15.16)

(α genannt E поляризуемостью Moleküle). Dann je mehr die Spannung des externen Feldes E, desto mehr werden die elektrischen Momente Dipole in der dielektrischen. Dabei werden alle Vektoren der elektrischen Momente der Moleküle des Dielektrikums sind gerichtet parallel zu E. Dies Dielektrikum genannt polarisierte, und es Dipole genannt weich und, da die Länge l abhängig von der E.

Die Polarisation des Dielektrikums, aufgrund der Verschiebung der Elektronenwolke in den Molekülen relativ Kerne, genannt E-Polarisation. Sie tritt in jedem der dielektrischen und interessant, dass ist nicht abhängig von der Temperatur.

Wenn in einem Molekül kein symmetriezentrum, es hat einen eigenen elektrischen Moment und wenn keine Felder in der dielektrischen (Reis. 15.22). Da die Atome in einem solchen Molekül starr verbunden sind, kann als, dass Ihre elektrische Moment hängt nicht von äußeren Feldes in der dielektrischen. Solche Dipole genannt steif. Auf Reis. 15.22 dargestellt sind zwei mögliche Konfigurationen Moleküle Typ A₂In: α — unpolare Molekül, das resultierende Dipolmoment null, B — Molekül Polar, das resultierende Dipolmoment bestimmt der vektoriellen Summe der Dipol-Momente der einzelnen verbindungen. Natürlichen Dipolen sind, zum Beispiel, die Moleküle des Wassers, die Atome sind, wie auf dem Bild. 15.22, B (Kommunikation ES bilden einen Winkel von 105°).

In Abwesenheit des externen Feldes Natürliche Dipole sind chaotisch, daher ist Ihre Felder gegenseitig скомпенсированы. Allerdings, wenn Sie mit solchen Dielektrikum in das externe Feld, auf jeden Dipol handeln Dampf-Kraft (Reis. 15.23, und). So hart Dipole gedreht, und in einem starken Feld sogar Schlange Ketten entlang der Linien von der Feldstärke (Reis. 15.23, B). Dipole dabei schaffen die eigene Feld (Reis. 15.23, in), lähmende externes Feld in der dielektrischen. Dieses Phänomen wird als ориентационной oder Dipol-Polarisation des Dielektrikums. Leicht vorstellbar, dass ориентационная Polarisation muss nimmt bei steigender Temperatur des Dielektrikums, so wie die chaotische Bewegung Dipole bricht Ihre geordnete Anordnung von polarisiertem dielektrischen.

In kristallinen диэлектриках, die ионное Gestalt, tritt noch eine Dritte Art der Polarisation. Unter dem Einfluss des externen Feldes positiven Ionen des Dielektrikums verschieben sich in Richtung des Vektors der Spannungen, negative Ionen in die entgegengesetzte Richtung. Dieses Phänomen wird als Ionische Polarisation des Dielektrikums.

Auf Reis. 15.23, B gesehen, dass die entgegengesetzt geladenen enden der benachbarten Dipole müssen sich gegenseitig zu neutralisieren und Ihre Auswirkungen auf andere Ladungen. Нескомпенсированными bleiben nur die Ladungen an den enden der Dipole, die auf der Oberfläche des Dielektrikums. Dabei ist mit der Seite, wo die Linien der Spannung des externen Feldes sind Nichtleiter, sind negative Ladungen Dipole, und auf der gegenüberliegenden Ende — positive Ladungen. Alle Ladungen auf der Oberfläche des polarisierten Dielektrikum sind gebunden, T. E. ein Teil der Moleküle. Sie nennen Polarisation-Ladungen. Der Einfluss von polarisiertem des Dielektrikums auf das elektrische Feld kommt es auf die Wirkung nur seine Polarisation Ladungen. Dies gilt für alle Arten der Polarisation.

Das Feld im inneren des Dielektrikums, erstellt seine Polarisation-Ladungen, gerichtet entgegen äußere Feld (Reis. 15.23, in), T. E. schwächt das äußere Feld, aber nicht vollständig zerstört ihn (vergleichen Sie mit Leiter). Gegensatz zu Explorer hier zeigt sich noch I! ist, was, teilen polarisiertes Isolator auf die Teile, nicht trennen positive Ladungen von negativen. Auf den gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Teile des polarisierten Dielektrikum dabei immer bleiben die Gebühren der verschiedenen Zeichen. Dies beweist, dass die polarisierende Ladungen des Dielektrikums sind wirklich gebunden, T. E. ein Teil der Dipole.

Die Schwächung des Feldes in der dielektrischen, durch seine Polarisation, erklärt den Einfluss des Dielektrikums auf die Stärke der Wechselwirkung zwischen Körper elektrifiziert. Wirklich, wenn zwei Ladungen q₁ und q₂ legen Sie in Dielektrikum, er polarisiert und rund um die Ladungen q₁ und q₂ erscheinen polarisierende Ladungen, das entspricht einer Verringerung der Ladungen q₁ und q₂ (Reis. 15.24), so, und die Kraft Ihrer Interaktion.

Jetzt wird klar, warum die Stärke der Wechselwirkung zwischen Ladungen hat den größten Wert in einem Vakuum, und warum in der Formel Coulomb-Gesetz enthalten dielektrizitätszahl des Mediums.

Beachten, dass bei einer ausreichend großen Bedeutung der elektrischen Feldstärke in der dielektrischen Verhalten kann auftreten Zerstörung seiner Dipole. Während im inneren des Dielektrikums erscheinen freie Ladungen, die bei der Bewegung verursachen mechanische Zerstörung des Dielektrikums. Dieses Phänomen nennt man Zusammenbruch des Dielektrikums. Ein Beispiel für die Aufteilung kann dazu dienen, eine elektrische Entladung in Form von Blitz während eines Gewitters.