Диполь – система двух одинаковых по величине разноименных точечных зарядов. При этом расстояние l между зарядами меньше расстояния до рассматриваемых точек поля (l<<r)
Прямая, проходящая через заряды – ось диполя. Вектор, направленный по оси диполя от отрицательного к положительному и равный расстоянию между ними называется плечом диполя ;
Рис.5.
,
,
;
;
Вектор называется электрический момент диполя или дипольный момент.
Поместим диполь во внешнее электрическое поле
Рис.6
Однородное внешнее электрическое поле создает вращающий момент
;
;
Момент сил поворачивает диполь так, чтобы его электрический момент установился по направлению поля.
Энергия диполя
;
;
; ;
;
;
.
Электрическое поле в диэлектриках
Вещества, не способные проводить ток называются диэлектриками. Диэлектрик состоит из атомов и молекул. Т.к. положительный заряд всех ядер молекулы равен суммарному заряду электронов, то молекула в целом электрически нейтральна.
Если заменить положительные заряды ядер молекул суммарным зарядом +Q, находящемся в центре тяжести положительных зарядов, а заряд всех электронов суммарным отрицательным зарядом –Q, находящимся в центре тяжести отрицательных зарядов, то молекулу можно рассматривать как электрический диполь с электрическим моментом:
У симметричных молекул (Н2, О2, N2) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и дипольный момент .
У несимметричных молекул (Н2О, СО, НCl) центры не совпадают и даже в отсутствие внешнего электрического поля. Молекулы таких диэлектриков называют полярными.
При помещении молекулы во внешнее электростатическое поле она поляризуется, т.е. приобретает дипольный момент Р.
PV = åpi,
где pi– дипольный момент одной молекулы.
Для молекулы:
где b-поляризуемость молекулы.
Поляризация в данной точке:
Эта величина называется поляризованностью диэлектрика.
где æ –диэлектрическая восприимчивость.
Поляризация
Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.
Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.
· Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).
Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.