Polarisatsiooni (seotud) laengud. Polarisatsioonivektor. Dielektriline läbilaskvus ja vastuvõtlikkus, nende temperatuurisõltuvus polaarsete ja mittepolaarsete dielektrikute puhul. Elektrilise nihke vektor. Gaussi teoreem dielektrikutes. ESP tingimused dielektrilisel liidesel.
Dielektrikud - elektriliselt neutraalsed ained, mis koosnevad aatomitest ja molekulidest, mida saab kujutada süsteemina elektrilaengud lokaliseeritud aatomitele ja molekulidele. Kui molekulis asendada positiivsete laengute süsteem positiivsete laengute raskuskeskmes asuva kogulaenguga ja negatiivsete laengute süsteem kogulaenguga, mis asub negatiivsete laengute raskuskeskmes, siis saame esitada molekul dipoolina.
Välise puudumisel elektriväli Kõik dielektrikud on jagatud kolme rühma:
mittepolaarsed dielektrikud - sümmeetrilise struktuuriga ained, milles positiivsete ja negatiivsete laengute raskuskeskmed langevad kokku. Selliste dielektrikute dipoolmoment on null
polaarsed dielektrikud - ained, mille molekulid on asümmeetrilise struktuuriga ning positiivsete ja negatiivsete laengute raskuskeskmed on üksteisest teatud kaugusel. Selliste ainete molekulidel on dipoolmoment, kuid soojusliikumine orienteerib selliste molekulide dipoolmomente ruumis juhuslikult ja tekkiv moment on null
ioonsed kristallid - ained, mille ioonid on ruumis korrastatud kristallvõre kujul. Sellistes ainetes vahelduvad positiivsed ja negatiivsed ioonid ning tekkiv moment on null.
Dielektriku asetamine elektrivälja põhjustab selle polarisatsioon – nullist erineva dipoolmomendi tekkimine lk V .
kus lk i on ühe molekuli dipoolmoment. Dielektriku polarisatsiooni kvantifitseerimiseks kasutatakse vektori suurust - polarisatsioon R
mis enamiku ainete puhul sõltub lineaarselt välise elektrivälja tugevusest
kus χ – aine dielektriline tundlikkus . Välisvälja tugevuse suurenemisega ja temperatuuri langusega dielektriline vastuvõtlikkus suureneb.
Dielektrilise polarisatsiooni olemus sõltub dielektriku struktuurist:
mittepolaarsetes dielektrikutes elektriväli viib molekulide sümmeetria deformatsioonini. Selle tulemusena nihkuvad positiivsete ja negatiivsete laengute raskuskeskmed üksteise suhtes ning molekulid omandavad dipoolmomendi. Tähtaeg termiline liikumine dipoolmomendid on ruumis desorienteeritud ja tekkiv moment on väike. Seda polarisatsiooni nimetatakse elektrooniline või deformatsioon
polaarsetes dielektrikutes väline elektriväli orienteerib molekulide dipoolmomendid välja suunas. Soojusliikumise tõttu muudel temperatuuridel kui absoluutne null ei toimu täielikku orientatsiooni, kuid tekkiva dipoolmomendi väärtus tõuseb temperatuuri langedes ja välise väljatugevuse suurenedes. Seda polarisatsiooni nimetatakse orientatsiooni
ioonkristallides väline elektriväli viib positiivsete ioonide nihkumiseni negatiivsete ioonide välja a suunas vastassuunas, mille tulemuseks on dipoolmoment. Seda polarisatsiooni nimetatakse iooniliseks.
Polaarsetes dielektrikutes on tekkiva dipoolmomendi väärtus võrdne üksikute molekulide dipoolmomentide projektsioonide summaga suunale, mis langeb kokku välise vektoriga. magnetväli
Mittepolaarsetes dielektrikutes
kus n 0 on molekulide mahukontsentratsioon dielektrikus.
Dielektriku polarisatsioon toob kaasa asjaolu, et dielektriku õhukeses pinnakihis tekivad kompenseerimata seotud laengud. q ühendus , kutsus pinna polarisatsioonilaengud , mille väärtust saab määrata indutseeritud dipoolmomendi väärtuse järgi
kus l on laetud pindade vaheline kaugus. Sel juhul polarisatsioonivektori projektsioon R dielektrilise pinna välisnormaali suhtes on polarisatsioonilaengute pinnatihedus σ R
Pinnale jaotatud seotud polarisatsioonilaengud loovad dielektriku sees intensiivsusega välja E" , mis on suunatud välise välja vastu
Seotud laengute väljatugevuse määrab nende laengute pinnatihedus σ R
Saadud välja dielektriku sees määrab nende väljade superpositsioon
Kui rakendada Ostrogradski-Gaussi teoreemi väljale dielektrikus, siis all q ohv Seda tuleks mõista kui Gaussi pinnaga kaetud vabade ja seotud laengute algebralist summat S nihkevektori vool elektrostaatiline väli D läbi selle pinna on võrdne selle pinna sees olevate vabade laengute algebralise summaga (vektorD kirjeldab vabade laengute, kuid nende jaotusega tekitatud elektrostaatilist välja, mis on dielektriku juuresolekul).
Kahe isotroopse dielektrilise keskkonna liidesel, mille dielektriline läbitavus on ε1 ja ε2 Väljatugevuse E ja elektrinihke D vektorid on omavahel seotud seostega
ja 
ja 
kus E τ ja D τ on vektorite projektsioonid EÕpiku soovitab avaldada Kasahstani Vabariigi Haridus- ja Teadusministeeriumi vabariikliku haridus- ja metoodikanõukogu (RUMS) kutseõppe, kunsti ja teenuste erialade haridus- ja metoodiline sektsioon nimelises SKSUs.
Füüsika: mehaanika füüsikalised alused; vibratsioonid ja lained; molekulaarfüüsika ja termodünaamika; elekter ja magnetism; optika; tuuma- ja tuumafüüsika; füüsiline praktika.
(lühike teoreetiline teave)
1. Dielektrikud on ained, mis ei juhi elektrit. Erinevalt juhtidest pole dielektrikutes vabu laengukandjaid, mis suudaksid liikuda märkimisväärse vahemaa tagant, tekitades voolu.
Ainetes toimuvad muutused on tingitud sellest, et aatomite ja molekulide koostis sisaldab positiivselt laetud tuumasid ja negatiivselt laetud elektrone, mis välise elektrivälja toimel nihkuvad. Molekul on nii loodava välja kui ka välisväljas kogetavate jõudude suhtes sarnane dipooliga.
Molekulid võivad olla mittepolaarsed või polaarsed. Mittepolaarsete molekulide puhul langevad positiivsete ja negatiivsete laengute "raskuskeskmed" kokku ja nende enda dipoolmoment (välise elektrivälja puudumisel) võrdub nulliga. Polaarsetes molekulides on erineva märgiga laengute raskuskeskmed üksteise suhtes nihkunud, mille tulemusena on molekulidel oma dipoolmoment.
2. Välise elektrivälja toimel polarisatsioon dielektriline. Sel juhul nihkuvad mittepolaarsetes molekulides positiivsed laengud piki välja ja negatiivsed laengud nihkuvad välja vastu ning tekib indutseeritud dipoolmoment. Välisväli kipub polaarset molekuli pöörlema, nii et välja suunas tekib tema enda dipoolmoment.
3.
Üldiselt põhjustab laengute nihkumine üksteise suhtes kompenseerimata laengute ilmnemist dielektriku pinnale ja eritingimused(vt punkt 6) ulatuses. Selliste laengute liikumisvabadus on piiratud ja neid nimetatakse seotud. Laenguid, mis ei kuulu dielektriku molekulide hulka, kuid mis tuuakse sisse väljastpoolt, nimetatakse kolmas osapool. Erinevalt tähistusest tähistame seotud laenguid kui
mis vastavad välislaengutele. Väli 
dielektrikus on välja superpositsioon 
välislaengud ja väljad 
seotud tasud:
.
4.
Kvantitatiivselt iseloomustab polarisatsiooni ruumalaühiku dipoolmoment, mida nimetatakse polarisatsioon
. Polarisatsiooni antud punktis määrab seos:
,
kus 
- dipoolmoment i molekul, 
- füüsiliselt lõpmatult väike maht * , n on molekulide kontsentratsioon, 
on üksiku molekuli keskmine dipoolmoment.
Kui dielektrik on isotroopne ja siis mitte liiga suur:
,
kus
–dielektrilinevastuvõtlikkus, mis on määratud aine omadustega ja ei sõltu sellest .
5.
Vektor oleneb nii välislaengute väljast 
, ja seotud laengute valdkonnas , a vooluvektorS määratud dielektriku seotud laenguga pinnaga kaetud ruumalas S,
miinusmärgiga.
.
See võrrand väljendab Gaussi teoreem vektori jaoks
. Diferentsiaalvormis on sellel teoreemil vorm: 
, see tähendab vektorivälja lahknemist on võrdne seotud laengu puistetihedusega samas punktis vastupidise märgiga.
*
Füüsiliselt lõpmata väike ruumala sisaldab suurt hulka molekule, kuid selle mõõtmed on mitu korda väiksemad kui vahemaad, mille juures makroväli märgatavalt muutub. .
6.
Kasutades vektori jaoks Gaussi teoreemi , saab seda näidata mis tahes kujuga homogeenses isotroopses dielektrikus, eeldusel, et selle sees ei ole välislaenguid, tekivad polarisatsiooniprotsessis ainult pinnaga seotud laengud.
Tõepoolest, isotroopse dielektriku jaoks , homogeense dielektriku jaoks 
ja selle tulemusena saame:
.
Vastavalt vektori Gaussi teoreemile :
,
st 
, kus 
.
Sarnane seos kehtib ka mahulaengu tiheduse kohta:
.
Nii et homogeenses dielektrikus 
, kui 
.
Mahuga seotud laengute olemasoluks peab dielektrik olema ebahomogeenne või selle sees peavad olema välislaenguid.
7.
Polarisatsiooni tulemusena tekib kahe homogeense isotroopse dielektriku vahelisele liidesele pinnaga seotud laeng (vt joonis). 
.
Kasutades vektori jaoks Gaussi teoreemi saad selle:
,
kus 
ja 
- vektorprojektsioonid dielektrikutes 2 ja 1 normaalseks 
, a 
(
ja 
- seotud laengud liidesega külgnevatel dielektrikute 1 ja 2 pindadel).
Eelkõige dielektri-vaakumi liidesel ( 
).
,
kus 
- vektorprojektsioon (dielektriku sees selle pinna lähedal) aine pinna välisnormaalini.
Üldiselt võib väita, et polarisatsioonivektor määrab seotud laengu dielektriku ruumalas ja pinnal: Gaussi teoreem vektori jaoks määratleb 
, ja vektori piirtingimused määratleda .
8.
Et kõrvaldada tundmatu vektori arvutamisega seotud keerukus seotud laengute kaudu, mille omakorda määrab välja , lisage abivektor 
vastavalt suhtele:
.
Vektor helistas elektriline nihe. Sel juhul vektori voog läbi suvalise suletud pinna S on võrdne ainult välislaengute algebralise summaga q kaetud selle pinnaga. Väärtus q, on reeglina teada või kergesti arvutatav:
.
Seda seadust nimetatakse vektorvälja Gaussi teoreemiks .
Diferentsiaalsel kujul:
,
see tähendab vektorvälja lahknemist võrdne puistetihedusega 
väline laeng samas punktis.
9.
Isotroopsete dielektrikute puhul
. Selle seose asendamine vektori valemiga , saame 
või 
, kus 
on aine dielektriline konstant. Kõigi ainete puhul 
, vaakumi jaoks 
.
Isotroopsetes dielektrikutes vektor vektori suhtes kollineaarne . Anisotroopsete dielektrikute puhul, mille omadused sõltuvad suunast, ei pruugi need vektorid olla kollineaarsed.
Nagu teisedki vektorväljad, on ka vektorväli kujutatud joonte abil, mis on tõmmatud nii, et nende puutuja igas punktis ühtib vektori suunaga , ja tihedus oleks võrdeline vektori mooduliga .
Põllu allikad ja valamud on mingeid tasusid. Vektorvälja allikad ja neeldujad on ainult välislaengud ning välja allikad ja neeldajad on seotud tasud.
10.
Kahe homogeense isotroopse dielektriku vahelise liidese tingimused saab vektori tsirkulatsiooni teoreemist ja Gaussi teoreem vektori jaoks . Selle tulemusena selgub, et vektori tangentsiaalne (vt joon.) komponent on pidev .
,
ja vektori normaalkomponentide erinevus üldiselt määrab välislaengu olemasolu 
liideses:
.
Kui a 
, siis 
.
11.
Nende tingimuste tagajärg on joonte murdumine ja liideses ja:
.
Vastav illustratsioon dielektriliste konstantidega kandjatele 
ja 
(
) on näidatud joonisel.
12.
Dielektri-juhi liidesel 
, kus - väljaspool juhi normaalset, on juhi pinna välislaengu tihedus, 
- vektori normaalkomponent dielektriku pinnalähedases piirkonnas.
Sel juhul on seotud laeng dielektrikus juhi pinna lähedal on üheselt määratud kogusega :
.
Selle tulemuse saab vektori Gaussi teoreemi rakendamisega . Kuna liidesel on nii kolmanda osapoole ja sellega seotud tasud siis 
. Teisest küljest, kust see järeldub 
ja pärast teisendusi ülaltoodud tulemus.
13.
Lahendada põllu arvutamise ülesanne dielektrikas kui välisväli on teada , on vaja välja määratleda 
seotud tasud. Üldiselt on see raske ülesanne.
Kuid olulisel konkreetsel juhul, kui homogeenne ja isotroopne dielektrik täidab täielikult välisvälja ekvipotentsiaalpindadega piiratud ruumala:
.
Selle tõestamiseks kaaluge laetud juhti vaakumis. Tasakaalus olev väli juhi sees 
, mis saavutatakse kindla ja ainulaadse pinnalaengu jaotusega . Tähistame välja vaakumis . Juhi pind on ekvipotentsiaalne.
Nüüd täidame homogeense dielektrikuga kogu ruumi, kus on väli. Kui see on polariseeritud, ilmuvad ainult pinnalaengud. ja: (vt punkt 12).
Dirigendi sees on väli endiselt null. See tähendab, et kõigi laengute jaotus pinnakihis ( 
) sarnaselt varasemale kõrvaliste tasude jaotusele .
Vastavalt Gaussi teoreemile vektori jaoks :
, kus 
, Sellepärast 
.
Aga kui välja loovad laengud vähenevad 
korda, seega põld 
põld on igal pool väiksemaks jäänud 
sama palju aega.
Selle tulemusena antud juhul 
,
,
, kus 
- potentsiaal, U on dielektriku potentsiaalide erinevus ( 
,U 0 - ilma selleta), 
- dielektrikuga kondensaatori mahtuvus, C- puudub dielektrik.
14.
Teha kindlaks jõudu 
süüdistuse järgi tegutsedesq
dielektrikas, tuleb arvestada, et laetud keha paigutamiseks dielektrikusse on vaja teha süvend. Seotud laengud ilmuvad õõnsuse pinnale, nii et õõnsuse sees olev väli erineb väljast tahkes dielektrikus. Lisaks deformeeruvad polarisatsiooni käigus dielektrikud (seda nähtust nimetatakse elektrostriktsiooniks), mis toob kaasa mehaaniliste pingete ilmnemise ja kehale mõjuva täiendava mehaanilise jõu ilmnemise.
Vedela või gaasilise dielektriku puhul on võimalik rakendada valemeid:
ja 
.
Esimene neist arvutab jõu süüdistuse alusel tegutsedes q dielektrikus, vastavalt teisele - punktlaengute vastastikmõju jõud q 1 ja q 2 kaugusel rüksteisest lubatavusega meediumis .
Tahkes dielektrikus jõu väärtus F muutub alates 
enne 
olenevalt õõnsuse kujust, millesse laeng asetatakse q.
Dielektrikute välja kvantitatiivseks kirjeldamiseks sisestame dielektriku ühtlase elektrostaatilise välja. Välja loovad kaks lõpmatut ühtlaselt laetud tasapinda. Homogeense dielektriku plaat asub nagu joonisel fig. 2.4.
Laenguid, mis moodustavad dielektrikute dipoolid, nimetatakse seotud. Elektrivälja mõjul ei saa nad lahkuda selle molekuli piiridest, mille osa nad on, vaid ainult nihkuvad oma tasakaaluasenditest. Dielektrikute polariseerumisega kaasneb pinnalaengute tekkimine selle piiridele.
Nendes kohtades, kus pingejooned väljuvad dielektrikust, tekivad pinnale positiivsed seotud laengud, st positiivsed laengud nihkuvad mööda välja, negatiivsed laengud nihkuvad välja vastu (joon. 2.4) Seega paremal pool. Dielektriku negatiivse tasandi poolel on liigne positiivne laeng pinnatihedusega (+ ) ja vasakul - negatiivse laengu liig pinnatihedusega (- ). Seotud laengute tihedus määrab dielektriku polarisatsiooni: 
.
Seega viib pinnaga seotud kompenseerimata laengute ilmnemine dielektriku sisse täiendava tugevusega elektrivälja (väli, mille tekitavad kaks lõpmatut laetud tasandit ehk tahku), mis on suunatud vastu välisvälja ja nõrgendab seda.
. (2.4)
Väline väli on väli, mille tekitavad tasuta tasud sisse sel juhul lõpmatult laetud plaadid.
Välisvälja tugevus määratakse valemiga
. (2.5)
Saadud väljatugevus dielektriku sees on:
või skalaarsel kujul, võttes arvesse suunda
. (2.6)
Elektrivälja tugevuse määravad kõik laengud: nii välised kui ka seotud laengud. Võttes arvesse (2.4) ja (2.5), saame kirjutada
.
elektriline nihe) - vektori suurus, võrdne summaga vektor elektrivälja tugevus ja polarisatsiooni vektor.
Väärtus elektriline induktsioon süsteemis GHS mõõdetuna CGSE või CGSM ühikutes ja sisse SI- sisse ripatsid m² kohta (L −2 TI). Osana SADA vektorid ja on sarnaselt ühendatud üheks tenoriks elektromagnetvälja tensor.
60 elektriline võimsus*
See on mis tahes juhtival kehal saadaoleva elektrienergia hulga ja selle keha potentsiaali suuruse suhe, eeldusel, et kõik selle keha lähedal asuvad juhtivad kehad on maaga ühendatud. Tähistades keha energiat C-ga, keha laengut Q-ga ja potentsiaali V-ga, saame C = Q/V.
Elektronide praktiline ühik on nüüd farad või, veelgi sagedamini, miljondik faraadist, mida nimetatakse mikrofaraadiks. Farad Tavaliselt tähistatakse seda F, mikrofarad - μ F-ga. Farad on sellise keha elektriline võimsus, milles 1 volti potentsiaali juures sisaldub üks elektriripats.
Kehade elektriliste võimsuste võrdlemiseks on mitu võimalust. Mainime ainult kolme kõige sagedamini kasutatavat.
Praegu on müügil nii elektriliste võimsuste karbid, st erineva elektrilise võimsusega kondensaatoreid sisaldavad karbid, mikrofaradite fraktsioonid kui ka terved mikrofarad, mida saab kombineerida soovitud rühmadesse. Kondensaatorid ise on valmistatud õhukestest tinalehtedest (staniool), mis on üksteisest eraldatud parafiinpaberi lehtedega ja täidetud parafiiniga.
Erinevat tüüpi kondensaatorid.
laadides mis tahes isoleeritud juhti, tekitame samaaegselt Maaga ühendatud ümbritsevatele juhtmetele vastupidise laengu ja moodustame koos selle kehaga kondensaatori. Sellise kondensaatori mahtuvus on aga väike. Suure mahtuvuse saamiseks on vaja võtta juhtmeid metallplaatide kujul, mis võivad olla üksteise lähedal (nn kondensaatorplaadid). Oleme näinud, et lamekondensaatori mahtuvus on otseselt võrdeline plaatide pindalaga ja pöördvõrdeline nendevahelise kaugusega. Seetõttu on plaatide suure pinna ja õhukese dielektrikukihiga nende vahel kondensaatori mahtuvus väga suur ja sellele võib isegi madala pinge korral koguneda ("kondenseerida") olulisi laenguid. Siit pärineb ka nimetus "kondensaator" (ladinakeelsest sõnast condensare – paksenema).
Võimsuse suurendamiseks ühendatakse kondensaatorid patareidega. Joonisel fig. 60 näitab neljast Leydeni purgist koosnevat akut. Kõik välis- ja sisevoodrid
Riis. 60. Neljast Leydeni purgist koosnev aku: 1 - varras sisevooderdiste laadimiseks, 2 - varras välisvooderdiste maandamiseks
Riis. 61. Muutuva kondensaator koosneb kahest isoleeritud metallplaatide 1 ja 2 süsteemist, mis käepideme pööramisel üksteisesse sisenevad
on omavahel ühendatud ja seetõttu võib akut pidada üheks suureks kondensaatoriks, milles plaatide pindala on võrdne üksikute purkide plaatide pindalade summaga. Sellise ühendusega aku võimsus (seda nimetatakse paralleelühenduseks) võrdub üksikute kondensaatorite võimsuste summaga.
Joonisel fig. 61 kujutab raadiotehnikas laialdaselt kasutatavat muutuvat kondensaatorit. See koosneb kahest isoleeritud metallplaatide süsteemist, mis sobivad käepideme pööramisel üksteise sisse. Ühe plaadisüsteemi teise sisse- ja väljatõmbamine muudab kondensaatori mahtuvust (§ 33).
61 Tasude energiasüsteem
Valemiga (3) arvutatud punktlaengute süsteemi interaktsioonienergia võib olla nii positiivne kui ka negatiivne. Näiteks on see negatiivne kahe vastasmärgiga punktlaengu korral.
Valem (3) ei määra punktlaengute süsteemi elektrostaatilist koguenergiat, vaid ainult nende vastastikust potentsiaalset energiat. Iga laengu qi, eraldivõetuna, on elektrienergia. Seda nimetatakse laengu omaenergiaks ja see tähistab lõpmatult väikeste osade vastastikuse tõrjumise energiat, milleks seda saab vaimselt jagada. Seda energiat valemis (3) arvesse ei võeta. Arvesse võetakse ainult laengute qi ühtlustamiseks kulutatud tööd, kuid mitte nende moodustamist.
Punktlaengute süsteemi kogu elektrostaatiline energia võtab arvesse ka tööd, mis tehakse laengute qi moodustamiseks lõpmatusest üle kantud lõpmatustest elektrienergia osadest. Laengute süsteemi elektrostaatiline summaarne energia on alati positiivne. Seda on lihtne näidata laetud juhi näitel. Laetud juhi kui punktlaengute süsteemi käsitlemine ja arvestamine sama väärtus potentsiaal juhi mis tahes punktis, valemist (3) saame:
. (4) 
, (3)
Dielektrikud(või isolaatorid) on ained, mis on suhteliselt halvasti juhtivad elektrit(võrreldes dirigentidega).
Mõiste "dielektriline" (kreeka keelest. dia- läbi ja inglise keel. elektriline- elektriline) võttis kasutusele M. Faraday, viidates ainetele, mille kaudu edastatakse elektromagnetilist vastasmõju.
Dielektrikutes on kõik elektronid seotud, see tähendab, et nad kuuluvad üksikute aatomite hulka ja elektriväli ei rebi neid lahti, vaid nihkub vaid veidi, see tähendab, et polariseerub. Seetõttu võib dielektriku sees eksisteerida elektriväli, dielektrikul on teatud mõju elektriväljale.
Dielektrikud jagunevad polaarne ja mittepolaarne.
Polaarsed dielektrikud koosnevad molekulidest, milles positiivsete ja negatiivsete laengute jaotuskeskmed ei lange kokku. Selliseid molekule saab kujutada kahe mooduli poolest identse punktlaenuna, mis asuvad üksteisest teatud kaugusel, nn. dipool.
Mittepolaarsed dielektrikud koosnevad aatomitest ja molekulidest, milles positiivsete ja negatiivsete laengute jaotuskeskmed langevad kokku.
Polaarse dielektriku paigutamine elektrostaatilises väljas (näiteks kahe laetud plaadi vahele) toob kaasa varem juhuslikult orienteeritud dipoolide pöörde ja nihkumise piki välja.
Pööramine toimub jõupaari toimel, mis rakendatakse välja küljelt kahele dipooli laengule.
Dipoolide nihkumist nimetatakse polarisatsioon. Kuid soojusliikumise tõttu toimub ainult osaline polarisatsioon. Dielektriku sees kompenseerivad dipoolide positiivsed ja negatiivsed laengud üksteist ning dielektriku pinnale tekib seotud laeng: positiivselt laetud plaadi küljelt negatiivne ja vastupidi.
Polariseerub ka elektriväljas olev mittepolaarne dielektrik. Elektrivälja mõjul nihkuvad positiivsed ja negatiivsed laengud molekulis vastassuundades, nii et laengu jaotuskeskmed nihkuvad nagu polaarsetel molekulidel. Välja poolt indutseeritud dipooli telg on orienteeritud piki välja. Seotud laengud ilmuvad laetud plaatidega külgnevatele dielektrilistele pindadele.
Polariseeritud dielektrik ise loob elektrivälja.
See väli nõrgendab välist elektrivälja dielektriku sees. Selle sumbumise määr sõltub dielektriku omadustest. Elektrostaatilise välja tugevuse vähenemist aines võrreldes väljaga vaakumis iseloomustab keskkonna suhteline läbilaskvus.
Meediumi suhteline läbitavus ɛ on füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrostaatilise välja tugevuse moodul E homogeense dielektriku sees on väiksem väljatugevuse moodulist E 0 vaakumis:
Selle kohaselt laengute interaktsiooni jõud keskkonnas ɛ korda vähem kui vaakumis.
Tavaliselt on välise elektrivälja puudumisel dielektriliste molekulide dipoolmomendid kas nullid (mittepolaarsed molekulid) või juhuslikult orienteeritud (polaarsed molekulid). Mõlemal juhul on dielektriku summaarne dipoolmoment null.
Välise välja toimel dielektrik polariseerub, s.t. omandab nullist erineva dipoolmomendi = , kus on ühe molekuli dipoolmoment. Dielektriku polarisatsiooniastme kvantitatiivseks kirjeldamiseks kasutatakse vektori suurust - polarisatsiooni, mis on määratletud dielektriku ruumalaühiku dipoolmomendina:
ja polarisatsiooni iseloomustamine antud punktis. Seetõttu võib polarisatsioon olla tunnuseks nii ebahomogeense välisvälja kui ka mittehomogeense dielektriku jaoks.
Isotroopsetes dielektrikutes mitte väga suured väärtused E polarisatsioon on seose kaudu seotud väljatugevusega
=æe 0, (8.2)
kus æ on tugevusest sõltumatu suurus, mida nimetatakse dielektriku dielektriliseks vastuvõtlikkuseks.
Dielektriline vastuvõtlikkus æ on mõõtmeteta suurus ja alati æ > 0 ning enamiku dielektrikute (tahked ja vedelad) puhul on see mitu ühikut (kuigi näiteks alkoholi puhul æ » 25, vee puhul æ = 80).
Välja kvantitatiivsete seaduspärasuste kindlakstegemiseks dielektrikus viime homogeense isotroopse dielektriku plaadi tugevusega ühtlasesse välisesse elektrostaatilisesse välja (tekivad kaks lõpmatut paralleelset vastaslaenguga tasapinda), asetades selle nii, nagu on näidatud joonisel 14. Allpool välja mõjul on dielektrik polariseeritud, st toimub laengute nihkumine: positiivsed nihkuvad piki välja, negatiivsed - vastu välja. Selle tulemusena on dielektriku paremal küljel, mis on suunatud negatiivse tasapinna poole, positiivse laengu liig pinnatihedusega +s¢, vasakul - negatiivse laenguga pinnatihedusega -s¢ . Neid kompenseerimata laenguid, mis tekivad dielektriku polariseerumise tulemusena, nimetatakse seotud. Kuna nende pinnatihedus s¢ on väiksem kui vabade tasapinnaliste laengute tihedus s, ei kompenseerita kogu välja dielektriku laengute väli (jõujoonte arv, mis läbivad ühikulist pindala dielektrikus ja sellest väljaspool on erinev, kuna osa pingejoontest läbib dielektriku, teine osa lõpeb seotud laengutega). Järelikult põhjustab dielektriku polarisatsioon selles oleva välja vähenemise võrreldes esialgse välisväljaga. Väljaspool dielektrikat on väljatugevus . Seega toob seotud laengute ilmnemine kaasa täiendava elektrivälja (seotud laengute tekitatud välja) tekkimise, mis on suunatud välisvälja (vabalaengute tekitatud välja) vastu ja nõrgendab seda. Saadud väljatugevus dielektriku sees on
E \u003d E 0 - E¢. (8.3)
Kahe lõpmatu laetud tasandi tekitatud välja tugevus vastavalt (6.5) Е¢=s¢/e 0 , seega
E \u003d E 0 -. (8.4)
Määrame seotud laengute pinnatiheduse s¢. Dielektrilise plaadi summaarne dipoolmoment p v = PV = PSd, kus S on plaadi pinna pindala, d on selle paksus. Teisest küljest on summaarne dipoolmoment vastavalt (5.2) võrdne iga tahu seotud laengute q¢=s¢S ja nendevahelise kauguse d korrutisega, s.o. pv = s¢Sd. Seega PSd = s¢Sd, millest järeldub
st seotud laengute pindtihedus s¢ on võrdne polarisatsiooniga P.
Asendades avaldised (8.5) ja (8.2) avaldisteks (8.4), saame
E \u003d E 0 - æE,
millest homogeense dielektriku sees tekkiva välja tugevus on võrdne
E \u003d E 0 / (1 + æ) \u003d E 0 / e. (8,6)
Mõõtmeteta kogus
e = 1 + æ (8,7)
nimetatakse keskkonna läbilaskvuseks. Keskkonna läbilaskvus e näitab, mitu korda dielektrik välja nõrgestab, iseloomustades kvantitatiivselt dielektriku omadust olla elektriväljas polariseerunud. Seos (8.6) vektorkujul:
Kuna elektrivälja tugevus dielektrikus väheneb teguri e võrra, siis tuleks eeldada, et kõik eelnevalt vaakum. füüsikalised kogused(näiteks Coulombi jõud, punktlaengu väljatugevus, punktlaengu potentsiaal, punktlaengute interaktsiooni potentsiaalne energia) väheneb samuti e korda. Vastavalt sellele on seosed nimetatud suuruste (2.1), (3.3), (4.9) ja (4.7) jaoks pidevas homogeenses isotroopses dielektrikus, mille läbitavus on e:
F=k; E=; j = ; W= . (8,9)
.jpg)
