Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочник по физике для инженеров и студентов" -> 103

Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. , Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов — М.: Оникс, 2006. — 1056 c.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка): spravochnikpofizike2006.djvu
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 307 >> Следующая


3°. В молекулах неполярных диэлектриков (H2, N2, CCl4, углеводороды и др.) центры масс положительных и

Tl

C = ? Ci,

п

і ~ 1
IV.1.7. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

379

отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и дипольный момент молекулы равен нулю. При помещении таких диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает индуцированный дипольный электрический момент молекулы (индуцированный, или квазиупругий диполь), пропорциональный напряженности поля Е:

Pe = E0CiE, (1.1)

где а — коэффициент поляризуемости (поляризуемость) молекулы или атома, E0 — электрическая постоянная. Поляризуемость молекулы зависит только от ее объема. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них диполь-ных моментов: а не зависит от температуры.

4°. Молекулы полярных диэлектриков (H2O, NH3, HCl, CH3Cl и др.) имеют постоянный дипольный момент ре — const, связанный с асимметрией в расположении электронных оболочек и ядер этих молекул. Центры масс положительных и отрицательных зарядов в таких молекулах не совпадают (находятся на практически постоянном расстоянии I друг от друга — «жесткий» диполь).

5°. На жесткий диполь с электрическим моментом ре, помещенный во внешнее однородное электрическое поле с напряженностью Е, действует пара сил с моментом М:

M = ре х Е,

стремящаяся повернуть диполь в направлении вектора напряженности поля. В реальных молекулах полярных диэлектриков действие внешнего поля приводит, кроме того, к появлению индуцированного дипольного момента (п. 3°).

6°. На жесткий диполь, помещенный во внешнее неоднородное электрическое поле, действует сила F:

F = grad (ре - Е) = (ре - V)E =ре^ ,

Эе

где —• изменение E на единице длины вдоль оси ди-

Ol

г) F

ноля. Сила F направлена вдоль вектора 2— и стремится

ОІ

переместить диполь в область больших значений E поля.
380

IV.1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

7°. Потенциальная энергия Wn жесткого диполя, помещенного во внешнее электрическое поле, равна Wb = -ре • E = -PeE cos в, где ре — электрический момент диполя, E — напряженность внешнего поля в месте расположения диполя, б — угол между вектором дипольного момента Pe и вектором Е. Знак минус показывает, что устойчивым положением диполя, соответствующим минимуму потенциальной энергии, является расположение его вектора ре вдоль вектора Е.

8°. На каждый элемент объема диэлектрика, находящегося в неоднородном электростатическом поле Е, действует сила, равная равнодействующей всех сил, приложенных к отдельным его молекулам. Объемная плотность f сил, т. е. сила, приложенная к единице объема диэлектрика:

f = grad E2.

2

Формула справедлива для слабо поляризующихся диэлектриков (є I = %е 1, п. 10°). Сила f направлена в сторону возрастания модуля вектора Е, независимо от направления этого вектора.

9°. В отсутствие внешнего электрического поля электрические моменты молекул диэлектрика не являющегося сегнетоэлектриком, если и отличны от нуля, то ориентированы совершенно беспорядочно. Поэтому результирующий дипольный электрический момент любого элемента объема AF диэлектрика, содержащего большое число молекул, равен нулю.

Во внешнем электрическом поле диэлектрики поляризуются, т. е. переходят в состояние, при котором диполь-ные моменты каждого элемента объема AV диэлектрика отличны от нуля. Диэлектрик, находящийся в таком состоянии, называют поляризованным. Различают:

а) ориентационную поляризацию диэлектрика с полярными молекулами. Она состоит в повороте осей жестких диполей вдоль направления вектора напряженности поля. В результате ориентирующего действия электрического поля и дезориентирующего действия теплового движения, возникает преимущественная ориентация дипольных моментов молекул вдоль направления поля. Ориентационная поляризация возрас-
IV.1.7. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

381

тает с увеличением напряженности поля и убывает при повышении температуры: она имеет место в ряде жидкостей и газов;

б) электронную поляризацию диэлектрика с неполярными молекулами, состоящую в возникновении у каждой молекулы индуцированного электрического момента и осуществляющуюся в ряде жидкостей и газов;

в) ионную поляризацию в кристаллических диэлектриках типа NaCl1 CsCl и др., имеющих ионные кристаллические решетки. Она состоит в смещении положительных ионов решетки вдоль направления поля, а отрицательных ионов — в противоположную сторону.

10°. Количественной мерой поляризованного состояния диэлектрической среды является вектор Р, называемый поляризованностью (вектором поляризации) и равный:

Ал

р = Zv S Р«"

1 = 1

Здесь Pci — электрический дипольный момент ї й молекулы диэлектрика, а суммирование проводят по всем An молекулам, содержащимся в физически малом объеме AV диэлектрика (объем ДУ столь мал, что в его пределах поляризацию диэлектрика можно считать однородной, но в то же время он содержит еще настолько большое число An молекул, что к ним можно применять статистические методы). Для однородного диэлектрика с неполярными молекулами, находящегося в однородном электрическом поле,
Предыдущая << 1 .. 97 98 99 100 101 102 < 103 > 104 105 106 107 108 109 .. 307 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed