рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗАРЯД В ДИЭЛЕКТРИКЕ

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗАРЯД В ДИЭЛЕКТРИКЕ - Лекция, раздел Энергетика, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ЭЛЕКТРОСТАТИКА Если В Электрическое Поле В Вакууме Внести Заряженное Тело Таких Размеров, Чт...

Если в электрическое поле в вакууме внести заряженное тело таких размеров, что внешнее поле в пределах тела можно считать однородным, т.е. тело рассматриваит как точечный заряд, то на тело будет действовать сила

. (1.2.19)

Чтобы заряженное тело поместить в поле, созданное в диэлектрике, надо в этом диэлектрике сделать полость. В жидком или газообразном диэлектрике такую полость образует сами тело, вытесняя диэлектрик из занимаемого им объема. На поверхности полости возникают связанные заряды, поэтому поле в полости будет отлично от поля в сплошном диэлектрике. Таким образом, силу, действующую на помещенное в полость заряженное тело, нельзя вычислять как произведение заряда на напряженность поля .

Вычисляя силу, действующую на заряженное тело в жидком или газообразном диэлектрике, нужно учитывать электрострикцию – деформацию диэлектрика при поляризации, которая приводит к возникновению механических напряжений и появлению дополнительной механической силы, действующей на тело. В случае полости в твердом диэлектрике подобная сила не возникает.

Таким образом, сила, действующая на заряженное тело в диэлектрике в общем случае не может быть определена по формуле (1.2.19). Однако, в том случае, когда заряженное тело погружено в однородный диэлектрик, заполняющий все пространство, где поле отлично от нуля, результирующая действующих на тело электрических и механических сил равна (1.2.19). Сила взаимодействия двух точечных зарядов в однородном безграничном диэлектрике точечным зарядом, определяется законом Кулона:

. (1.2.20)

Эта формула применима только для жидких и газообразных диэлектриков.

Найдем силу, действующую на точечный заряд, помещенный в полость внутри твердого диэлектрика.

1. Узкая поперечная щель. Сделаем в однородно поляризованном диэлектрике полость в виде узкой щели, перпендикулярной векторам и (рис.1.2.15). На поверхностях диэлектрика, ограничивающих щель, возникнут связанные заряды с поверхностной плотностью . В середине щели они создают дополнительное поле, напряженность которого , направленное в ту же сторону, что и поле в сплошном диэлектрике. Напряженность поля в середине щели , где - вектор электрического смещения. И сила, действующая на заряд в середине щели, равна .

2. Узкая продольная полость. Если полость в диэлектрике имеет вид узкого длинного цилиндра с образующими , параллельными векторам и (рис.1.2.16), напряженность поля в ее середине будет такой же, как в сплошном диэлектрике. Это объясняется тем, что связанные заряды, возникающие на торцах полости, малы по величине (так как мала площадь торца) и далеко отстоят от середины полости. Поэтому поле, создаваемое этими зарядами пренебрежимо мало. Сила, действующая на заряд в узкой продольной полости, равна .

3. Полость cферической формы. Вычислим напряженность дополнительного поля в центре сферической полости радиуса R (рис.1.2.17). Нормальная составляющая вектора поляризации для разных точек поверхности полости изменяется в пределах от Р до нуля. Соответственно изменяется и плотность связанных зарядов Будем характеризовать точки поверхности полярным углом , отсчитываемым от направления, противоположного , и азимутальным углом α, причем . Из соображений симметрии ясно, что создаваемое связанными зарядами поле имеет такое же направление, как и поле в диэлектрике . Поэтому для его вычисления нужно от каждого вектора напряженности , создаваемого связанным зарядом элемента поверхности , взять составляющую в направлении и затем сложить эти составляющие для всех элементов поверхности.

Выразим элемент поверхности в сферической системе координат: На нем помещается заряд который создает в центре сферы поле напряженности

Составляющая по направлению равна

Проинтегрировав это выражение по от 0 до 2π и по от 0 до π, получим напряженность дополнительного поля:

Следовательно, напряженность поля в центре сферической полости равна

(1.2.21)

Каждая отдельно взятая молекула диэлектрика помещается как бы в сферической полости, поэтому действующее на нее поле приближенно определяется формулой (1.3). Точное соответствие достигается только в том случае, когда диэлектрик кристаллический с кубической структурой.

При рассмотрении поляризации диэлектрика мы предполагали ранее, что поле, деформирующее молекулу,- это среднее макроскопическое поле .Теперь становится понятным, что это не так. Среднее макроскопическое поле создается всеми молекулами диэлектрика, включая и рассматриваемую молекулу. Однако при определении дипольного момента молекулы мы рассматриваем среднее поле, создаваемое всеми молекулами кроме той, дипольный момент которой мы определяем, т.е.

Умножив этот момент на число молекул в единице объема п, получим дипольный момент единицы объема, т.е. вектор поляризации:

Отсюда Подставив в эту формулу получаем выражение для диэлектрической восприимчивости диэлектрика:

Находим Заменив получаем формулу Клаузиуса- Масотти: Эта формула хорошо согласуется с экспериментом для неполярных диэлектриков в жидком и газообразном состоянии и для кристаллов кубической системы.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ЭЛЕКТРОСТАТИКА

ЭЛЕКТРОСТАТИКА... Лекция... ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗАРЯД В ДИЭЛЕКТРИКЕ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД
Электрическое, или электростатическое взаимодействие – это один из фундаментальных видов взаимодействия, рассматриваемых в физике. Электрические силы действуют, например, между электронами и протон

ЗАКОН КУЛОНА
Основной закон взаимодействия электрических зарядов был найден Шарлем Кулоном в 1785 г. экспериментально. Кулон установил, что сила взаимодействия

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Пространство, в котором находится электрический заряд, обладает определенными физическими свойствами. На всякий другой заряд, внесенный в это пространство, действуют электростатические си

ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Основная задача электростатики заключается в том, чтобы по заданному распределению в пространстве и величине источников поля – электрических зарядов, найти величину и направление вектора напряженно

ГУСТОТА ЛИНИЙ НАПРЯЖЕННОСТИ. ПОТОК ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ
Силовую линию поля (линию напряженности) можно провести через любую точку пространства, так что число проводимых линий ничем не ограничено. Линия напряженности в этом случае дает лишь направление н

ТЕОРЕМА ГАУССА В ИНТЕГРАЛЬНОЙ ФОРМЕ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ К РАСЧЕТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Если известно расположение зарядов, то электрическое поле зарядов можно найти по принципу суперпозиции. Однако п

ТЕОРЕМА ГАУССА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМЕ. ДИВЕРГЕНЦИЯ ВЕКТОРНОГО ПОЛЯ
Рассмотрим теперь дифференциальную форму теоремы Гаусса. Пусть в некоторой точке

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ И ПОТЕНЦИАЛОМ
Электрическое поле можно описывать либо с помощью векторной величины (силовая характеристика), либо с помощью ск

УРАВНЕНИЕ ПУАССОНА И ЛАПЛАСА ДЛЯ ПОТЕНЦИАЛА
По теореме Гаусса . Подставим выражение, связывающее напряженность и потенциал

ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
Воображаемая поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. Уравнение эквипотенциальной поверхности.:

ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
1.2.1.ПОЛЯРНЫЕ И НЕПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и диэлектрик претерпевают изменения. В составе атомов и молек

ДИПОЛЬ ВО ВНЕШНЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Если диполь поместить в однородное электрическое поле, то на заряды диполя и

ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ (ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ). ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Источниками электрического поля служат не только сторонние, но и связанные заряды, т.е. , или

ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ
Можно показать, что линии смещения при переходе через границу диэлектриков не претерпевают разрыва. Поместим в

ПРОВОДНИК ВО ВНЕШНЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА
Если незаряженный проводник внести во внешнее электростатическое поле, то под влиянием электрических сил свободные электроны будут перемещаться в нем в направлении, противоположном направлению напр

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ ПРОВОДНИКОВ
Рассмотрим проводник, находящийся в однородной среде вдали от других проводников. Такой проводник называется уединенным. При сообщении этому проводнику электричества, происходит перераспределение е

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ КОНДЕНСАТОРОВ
Рассмотрим проводник , вблизи которого имеются другие проводники. Этот проводник уже нельзя считать уединенным,

СОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ
1. Параллельное соединение. Рассмотрим батарею конденсаторов, соединенных одноименными обкладками (рис.1.3.6).

ЭНЕРГИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. ТЕОРЕМА ИРНШОУ
Рассмотрим систему двух точечных зарядов и

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОДНИКА
Будем считать среду, в которой находятся электрические заряды и заряженные тела, однородной и изотропной, не обладающей сегнетоэлектрическими свойствами. Заряжая некоторый проводник, необх

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Пусть потенциал обкладки конденсатора, на которой находится заряд , равен

ЭНЕРГИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО ДИЭЛЕКТРИКА. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ДИЭЛЕКТРИКЕ
Рассмотрим однородный изотропный диэлектрик, находящийся во внешнем электрическом поле. Процесс поляризации связан с работой по деформации электронных орбит в атомах и молекулах и по повороту осей

ЭНЕРГИЯ СИСТЕМЫ ЗАРЯЖЕННЫХ ПРОВОДНИКОВ
Рассмотрим систему из двух проводников в вакууме. Один проводник создает поле , другой

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В НЕСЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
Энергия электрического поля, создаваемого какой-либо системой заряженных тел (проводников, диэлектриков), измен

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги