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Dieléctrico en un campo eléctrico. La polarización del dieléctrico

Vamos a encontrar, lo que sucede en диэлектрике, cuando él entra en el campo eléctrico. Como se sabe, en диэлектрике faltan los medios libres de cargas. Todas las cargas eléctricas de la dieléctrico entran en la composición de sus moléculas y pueden desplazarse sólo en muy pequeñas distancias; dentro de las moléculas o átomos.

Dado que el dieléctrico reduce la fuerza de interacción de cargas, t. e. debilita el campo eléctrico, entonces se puede concluir, que el desplazamiento de las cargas en el interior de las moléculas del dieléctrico realmente sucede. Dilucidar el mecanismo de este fenómeno.

Primero imagina átomos, el diámetro del núcleo de la cual tiene el tamaño de la orden 10-15 m. Entonces electrónico en la nube (en una primera aproximación se supone, que es esférica) será el radio de la orden de 10-10 m. De la comparación de tamaño del núcleo y la electrónica de la nube se ve, que el núcleo de un átomo es posible tomar como punto de, que se encuentra en el centro de la nube. Si este átomo se mete en un campo eléctrico con la tensión E, entonces la nube se mueva en contra de la dirección E a cierta distancia lsobre el núcleo (figura. 15.19).

Ya que el motor de miles de veces, ser un electrón, α-la reserva se mueve en un átomo con una gran velocidad (el orden de 106 m/s), el motor responde sólo al promedio de la fuerza de gravedad a электронам en el átomo. Por lo tanto, se puede considerar, que toda la carga negativa de la nube se centra en su centro, y todo el átomo, se encuentra en un campo eléctrico, se puede comparar con un sistema de dos iguales en magnitud y opuestos por el signo de las cargas q=Ze, que se encuentran a una distancia de l. Este sistema se llama диполем. Por lo tanto, cuando un átomo se mete en un campo eléctrico externo, entonces él se convierte en un dipolo eléctrico, que crea su campo eléctrico, debilitar campo externo en диэлектрике (figura. 15.20).

La obra gEL=lqse llama descarga el momento del dipolo. Hervidor de momento gEL tiene un vector, dirigido a lo largo de la l de la carga negativa a la positiva (región de la capital nacional. 15.21), el módulo de la cual se determina la relación:

gEL=lq, (15.15)

Resulta, que hervidor momento de moléculas, impulsado por el desplazamiento de las nubes electrónicas respecto a los núcleos de, es directamente proporcional a la intensidad de campo E, t. e.

gEL=αE, (15.16)

(α se llama correo поляризуемостью las moléculas de). Entonces, cuanto más la tensión del campo externo E, más eléctricos se convierten en momentos de dipolos en диэлектрике. Todos los vectores eléctricos de los momentos de las moléculas del dieléctrico se encuentran destinados en paralelo E. Un dieléctrico se llama polarizado, a su dipolo se llaman suave y, así como la longitud l depende de la E.

IMG_20141001_00032_crLa polarización del dieléctrico, condicionada por el desplazamiento de las nubes electrónicas de las moléculas respecto a los núcleos de, se llama correo polarización. Se observa en cualquier диэлектрике y es interesante, que no depende de la temperatura.

Si en la molécula hay un centro de simetría, ella tiene su propio descarga el momento y en ausencia de campo en диэлектрике (figura. 15.22). Debido a que los átomos en esta molécula están rígidamente conectados, se puede considerar, que su hervidor de momento no depende de un campo en диэлектрике. Tales dipolo se llaman duros. En la figura. 15.22 se muestran dos configuraciones posibles de la molécula de tipo A2En: α — неполярная molécula, la resultante de momento dipolo es igual a cero, b — polar de la molécula de, la resultante de momento dipolo se define la suma vectorial de los momentos dipolares ciertas relaciones. Naturales диполями son, por ejemplo, las moléculas de agua, en el que los átomos se encuentran, como en la figura. 15.22, b (relación con ÉL, forman un ángulo de 105°).

En ausencia de campo externo naturales dipolo se encuentran muy irregular, por lo tanto, su campo mutuamente скомпенсированы. Sin embargo, si realizar un dieléctrico en un campo externo, en cada dipolo actuará el par de fuerzas (figura. 15.23, y). Por lo tanto, duros dipolo giran, y en el fuerte campo, incluso se alinean a lo largo de la cadena de líneas de intensidad de campo (figura. 15.23, b). Dipolo cuando crean su propio campo (figura. 15.23, en), debilitar campo externo en диэлектрике. Este fenómeno se llama ориентационной o дипольной polarización del dieléctrico. Es fácil darse cuenta, que la orientación polarización debería disminuir al aumentar la temperatura del dieléctrico, así como el movimiento caótico de los dipolos viola su ordenado de la ubicación en polarizan диэлектрике.

En los диэлектриках, con iónico estructura, se observa aún un tercer tipo de polarización. Bajo la influencia de un campo externo iones positivos dieléctrico se desplazan hacia el vector de las tensiones, y los iones negativos — en el reverso. Este fenómeno se denomina efecto de iones de polarización del dieléctrico.

En la figura. 15.23, b se ve, que разноименно cargadas de los extremos de los vecinos de los dipolos debían neutralizar sus efectos sobre otras cargas. Нескомпенсированными sólo permanecen las cargas en los extremos de los dipolos, los oradores de la superficie del dieléctrico. Con aquella parte de la, donde la tensión de línea externa campos entran en el dieléctrico, se encuentran negativos de las cargas de los dipolos, y en el extremo opuesto — las cargas positivas. Todas las cargas en la superficie del dieléctrico polarizado son relacionados, t. e. forman parte de las moléculas de. Se les llama поляризационными cargas. Toda la influencia polarizada dieléctrico en un campo eléctrico se reduce a la acción sólo su polarización de las cargas. Esto es cierto para todos los tipos de polarización.

El campo en el interior del dieléctrico, que sus поляризационными cargas, se dirige al encuentro de la externa en el campo (figura. 15.23, en), t. e. debilita el campo externo, pero no destruye su (compare con el conductor). Diferencia de explorador de aquí se manifiesta aún I! en el, que, compartiendo dieléctrico polarizado en la parte, no se puede separar cargas positivas de las negativas. En los lados opuestos de cada parte de la polarizada dieléctrico siempre quedan las cargas de diferentes marcas. Esto demuestra, que las cargas de polarización del dieléctrico son realmente relacionados, t. e. forman parte de los dipolos.

El debilitamiento de campo en диэлектрике, debido a su polarización, explica la influencia del dieléctrico a la fuerza de interacción entre cuerpos наэлектризованными. Realmente, si dos cargas q1 y q2 colocar en el dieléctrico, él se polariza y alrededor de las cargas q1 y q2 aparecen las cargas de polarización, lo que equivale a una reducción de las cargas q1 y q2 (figura. 15.24), así, y la fuerza de su interacción.

Ahora está claro, por qué la fuerza de interacción entre cargas es de mayor magnitud en el vacío y por qué en la fórmula de la ley de coulomb se incluye la constante dieléctrica del medio.

Notaremos, lo que si es suficiente la importancia de la intensidad del campo eléctrico en диэлектрике puede ocurrir la destrucción de sus dipolos. Cuando este en el interior del dieléctrico aparecen libres de cargas, que, en su movimiento causan la destrucción mecánica de dieléctrico. Este fenómeno se conoce como ruptura del dieléctrico. Un ejemplo de la ruptura puede servir como una descarga eléctrica en forma de rayo durante una tormenta eléctrica.

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