 |
Диполь во внешнем эл. поле.
|
|
|
|
Рассмотрим электрический диполь образованный зарядом q.
Электрич. момент p=ql, где l- плечо диполя. Вносим диполь во внеш. поле.
_
Е=const
½+q½=½-q½=q
Запишем силы действующие на заряд.
_ _
На +q - F+ , на -q - F_
_ _ _
½F+½=½F_½=½F½=F На электрич. момент действ. пара сил, при этом возник вращающий момент М.
М=Fd=Flsina=Eqlsina=
=Epsina d - плечо силы
_
M=[P,E] -вращ. момент (сколяр. произв.)В однородн. эл поле электрический диполь поворачивается до тех пор пока эл. момент не станет направлен по внешнему
_ _
полю PE т.е. эл. диполь в положении устойчивого равновесия. В неоднородном эл. поле диполь наряду с поворотом испытывает поступательное движение в область неоднородного поля.
Билет № 8
Взаимодействие между неподвижными зарядами осуществляется
посредством электростатического поля: взаимодействуют не заряды, а один
заряд в месте своего расположения взаимодействует с полем, созданным
другим зарядом. В этом заключается идея близкодействия - идея передачи
взаимодействий через материальную среду, через поле.
Электростатическое поле является потенциальным полем.
Для доказательства этого рассчитаем работу кулоновской силы при перемещении точечного
положительного заряда q 2 из точки 1 в точку 2 (рис б) в электростатическом
поле, созданном положительным точечным зарядом q 1,
(2.5)
работа сил поля не зависит от пути перехода из точки 1 в точку 2. Это
означает, что кулоновская сила будет консервативной силой, а электрическое
поле является потенциальным. В таком поле заряд обладает потенциальной
энергией Wp. Она представляет собой потенциальную энергию точечного
заряда q 2 в электрическом поле заряда q 1 или потенциальную энергию заряда
|
|
|
q 1 в электрическом поле заряда q 2, или взаимную потенциальную двух энергию взаимодействующих точечных зарядов. На основе формулы (2.5) для Wp можно записать следующее выражение:
Как видно из этого выражения, Wp определяется с точностью до
постоянной величины. Ее выбор осуществляется наиболее удобным для
решения задач способом. В данном случае для электрического поля точечного заряда принято выбирать const так, чтобы на бесконечно большом расстоянии между зарядами их взаимная потенциальная энергия обращалась в ноль: r → ∞, Wp = 0. Следовательно, 
Билет № 9
Поляризация диэлектрика - смещение положительных и отрицательных связанных зарядов в макрообъеме диэлектрика в противоположные стороны, что приводит к появлению поверхностных связанных зарядов.
Поляризация диэлектрика. Вектор поляризованности:
Сумма дипольных моментов всех молекул, содержащихся в любом макроскопически малом объеме DV диэлектрика, равна нулю. В неполярном диэлектрике в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю дипольные моменты каждой отдельной молекулы. При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит поляризация диэлектрика, состоящая в том, что в любом макроскопически малом его объеме DV возникает отличный от нуля суммарный дипольный электрический момент молекул. Диэлектрик, находящийся в таком состоянии, наз. поляризованным. Ориентационная поляризация – у полярных диэлектриков. Внешнее электрическое поле стремится ориентировать дипольные моменты полярных молекул по направлению`E. Этому препятствует хаотическое тепловое движение молекул. В итоге совместного действия поля и теплового движения возникает преимущественная ориентация дипольных электрических моментов вдоль поля, возрастающая с увеличением напряженности электрического поля и с уменьшением температуры. Электронная (деформационная) поляризация – у неполярных диэлектриков. Под действием внешнего электрического поля у молекул диэлектриков этого типа возникают индуцированные дипольные моменты, направленные вдоль поля, т. е. по направлению вектора Е. Тепловое движение молекул, как было отмечено выше, не влияет на электронную поляризацию. В газообразных и жидких полярных диэлектриках происходит электронная и ориентационная поляризация. Ионная поляризация происходит в твердых диэлектриках, имеющих ионную кристаллическую решетку. Внешнее электрическое поле вызывает в таких диэлектриках смещение всех положительных ионов в направлении напряженности Е поля, а всех отрицательных ионов – в противоположную сторону. Количественной мерой поляризации диэлектрика служит вектор Р, наз. вектором поляризации и равный отношению электрического дипольного момента малого объема диэлектрика к этому объему DV: P=1/DVåPei, где Pei – электрический дипольный момент i-й молекулы; n – общее число молекул в объёме DV. Поляризованность полярного диэлектрика: P=n0pe, где n0 – концентрация молекул. Используя для pe формулу pe=ae0E (где a=4pR3, pe – вектор, совпад. с вектором E) получаем P=n0ae0E= =ce0E, где c=an0 – безрамерная величина (c>0), наз. диэлектрическая восприимчивость неполярного диэлектрика. Не зависит явно от температуры. Температура может влиять на значение c лишь косвенно – через концентрацию молекул. Поляризованность полярного диэлектрика: P=1/DVåPei=n/DV<Pe>=n0<Pe>, где <Pe> – среднее значение вектора дипольного момента для всех n молекул, содержащихся в малом объёме DV диэлектрика. Диэлектрическая восприимчивость полярного диэлектрика: c=n0p2e /3e0kT – формула Дебая – Ланжевена. Зависит от температуры, убывая с её ростом (в слабых полях c обратно пропорциональна температуре)
|
|
|
Билет №10
т.Гаусса для диэлектрика -Вектор электрического смещения(поток смещения) электростатического поля сквозь произвольную замкнутую поверхность, проведенную в поле, равен алгебраической сумме свободных зарядов, охватываемых этой поверхностью.
|
|
|
