Електрометра має електричний заряд

З'ясуємо природу заряджання діелектричної пластини.
Діелектрики, на відміну від провідників, не мають вільних носіїв зарядів. Утворюючи молекули, атоми діелектрика обмінюються електронами, але не втрачають з ними зв'язку. Якщо діелектрик помістити в електричне поле, то змін зазнають самі молекули. Ці зміни мають електричну природу, але для різних діелектриків вони будуть різними. Це залежить від будови молекул діелектрика.
Частина діелектриків має так звані полярні молекули, в яких позитивно і негативно заряджені частинки зміщені відносно центра молекули. За відсутності електричного поля зовнішнього походження всі молекули розміщені хаотично згідно з принципом мінімуму потенціальної енергії взаємодії і здійснюють тепловий коливальний рух. При поміщенні в зовнішнє електричне поле відбувається орієнтація молекул вздовж ліній напруженості електричного поля (мал. 3). Отже, в діелектрику з'являється певна впорядкованість у розміщенні молекул таким чином, що в одному напрямі переважають негативно заряджені частинки, а в іншому - позитивно. Такий стан діелектрика називається поляризацією. Мал. 3. Дія електричного поля на полярні молекули діелектрика

Якщо ж діелектрик має не полярні молекули, то під дією електричного поля електрони в атомах і їхні орбіти зміщуються проти напряму вектора напруженості й утворюють диполі, орієнтовані певним чином в електричному полі. Внаслідок такої "деформації" атомів і молекул діелектрик також поляризується.
Поляризація діелектриків призводить до появи в них додаткового електричного поля напруженістю Е, напрям якої буде протилежним напряму вектора напруженості E₀ зовнішнього електричного поля (мал. 4).

Мал. 4. Діелектрик послаблює електричне поле

Відповідно напруженість електричного поля в діелектрику буде меншою, ніж напруженість зовнішнього поля.

E = E₀ - E',
E < E₀.

Отже, діелектрик послаблює електричне поле. Внаслідок того, що в різних діелектриків це послаблення різне, то для характеристики їх електричних властивостей користуються фізичною величиною, яка називається відносною діелектричною проникністю, або просто діелектричною проникністю. Вона показує, у скільки разів напруженість електричного поля в діелектрику менша, ніж поза ним

де - діелектрична проникність; Е₀ - напруженість електричного поля поза діелектриком; Е - напруженість електричного поля в діелектрику.
Значення діелектричної проникності для різних діелектриків різне, її значення для деяких діелектриків наведені в таблиці.

Наведені в таблиці значення є дещо наближеними, оскільки стосуються речовин лише за нормального атмосферного тиску і температури 20 °С.
Значення діелектричної проникності можуть суттєво змінюватися навіть за незначної зміни хімічного складу речовини. Завдяки цьому створені численні речовини з унікальними електричними властивостями для застосування в електронній і електротехнічній галузі виробництва.
Вплив речовини на електричне поле призводить до зміни сили, яка діє на електричний заряд. З означення

З останнього випливає, що сила, яка діє на електричний заряд у діелектрику, менша, ніж у вакуумі.
Більшість діелектриків втрачають поляризацію, коли зникає зовнішнє поле. Але є певний клас діелектриків, які зберігають поляризацію й за відсутності .зовнішнього поля. Такі діелектрики називаються електретами. До них відносяться бджолиний віск, плексиглас, титанат барію та інші речовини, переважно штучного походження. На основі електретів створено велику кількість приладів, які застосовуються в сучасній електронній техніці. Серед них найбільшого поширення набули різні датчики, мікрофони тощо.

Поиск по сайту: