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 q2 из точки 1 в точку 2 (рис б) в электростатическом

поле, созданном положительным точечным зарядом q1,

(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 q2 в электрическом поле заряда q1 или потенциальную энергию заряда

q1 в электрическом поле заряда q2 , 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/DVåP_ei , где P_ei – электрический дипольный момент i-й молекулы; n – общее число молекул в объёме DV. Поляризованность полярного диэлектрика: P=n₀p_e, где n₀ – концентрация молекул. Используя для p_e формулу p_e=ae₀E (где a=4pR³, p_e – 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/DVåP_ei=n/DV<P_e>=n₀<P_e>, где <P_e> – среднее значение вектора дипольного момента для всех n молекул, содержащихся в малом объёме DV диэлектрика. Диэлектрическая восприимчивость полярного диэлектрика: c=n₀p²_e /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.