Диэлектрики в электрическом поле.

Установим метровую дере­вянную линейку на подставку, обеспечивающую возможность вращения вокруг вертикальной оси. (Подставкой может быть, например, электрическая лампа накаливания.) Выполним такой же опыт, как с металлической трубой и заряженной палочкой (рис. 140). Опыт покажет, что деревянная линейка — тело из диэлектрика — притягивается к заряженным телам подобно телу из проводящего материала. Одна­ко, если тело из диэлектрика разделить в электрическом поле на две части, то каждая из час­тей окажется нейтральной. В ди­электрике, помещенном в элект­рическое поле, заряды не раз­деляются,— следовательно, в нем нет свободных зарядов. Притяже­ние незаряженного тела из ди­электрика к заряженному телу объясняется тем, что в электри­ческом поле происходит поля­ризация диэлектрика, т. е. сме­щение в противоположные сторо­ны разноименных связанных за­рядов, входящих в состав ато­мов и молекул вещества.

Диэлектриком или изолятором называется тело, не проводящее электрические заряды.В диэлектрике отсутствуют свободные носите­ли зарядов. Все электрические заряды диэлектрика входят в состав его молекул и могут смещаться лишь на очень малые расстояния — в пределах молекулы или атома (такие заряды называются связанными). Но диэлектрик, помещенный в электрическое поле, сам создает электрическое поле. Диэлектрики можно разделить на полярные и не полярные диэлектрики.

При отсутствии электрическо­го поля электронное облако расположено симметрично отно­сительно атомного ядра (рис. 141), а в электрическом поле с напряженностью Е оно изменя­ет свою форму и центр отри­цательно заряженного электрон­ного облака уже не совпадает с центром положительного атом­ного ядра (рис. 142).

Не полярные диэлектрики. Атом состоит из ядра(положительно заряженного) и электронного облака (заряженного отрицательно). Не полярные диэлектрикисостоят из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород).

Полярные диэлектрики – состоят из атомов и молекул у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (спирты, вода и др.). Например, молекула NaCl. У натрия на внешней оболочке 1 валентный электрон, а у Cl -7 валентных электронов. Такие молекулы можно рассматривать, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему называют электрическим диполем.

В результате поляризации на поверхности вещества появляют­ся связанные заряды. Эти заряды обусловливают взаимодействие нейтральных тел из диэлектрика с заряженными телами. Вектор напряженности Е_а электрического поля, созда­ваемого связанными зарядами на поверхности диэлектрика, направ­лен внутри диэлектрика проти­воположно вектору напряжен­ности Ео внешнего электрического поля, вызывающего поляризацию (рис. 144). Напряженность электрического поля Е внутри ди­электрика оказывается равной

Е=Е₀+Еп или Е = Е₀—Е_П.

Физическая величина, равная отношению модуля напряжен­ности Ео электрического поля в вакууме к модулю напряженности Е электрического поля в одно­родном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества:

Е-напряженность поля в данном диэлектрике; Е₀ – напряженность поля в вакууме.

Выводы:

а) Все заряды на поверхности поляризованного диэлектрика называются связанными, т.е. входят в состав молекул. Их называют поляризованными зарядами

б) Поле внутри диэлектрика, созданное его поляризованными заря­дами, направлено навстречу внешнему полю, т.е.ослабляет внешнее поле, но полностью не уничтожает его.

в) Отличие от проводника здесь проявляется еще и в том, что, разделяя поляризованный ди­электрик на части, нельзя отделить положительные заряды от отрица­тельных. На противоположных сторонах каждой части поляризован­ного диэлектрика при этом всегда остаются заряды различных знаков.