Дипольный момент диэлектрика. Диэлектрическая восприимчивость веществ.

16) Дипольный момент диэлектрика (P) - векторная физическая величина, характеризующая, наряду с суммарным зарядом, электрические свойства системы заряженных частиц в смысле создаваемого ею поля и действия на неё внешних полей.

Диэлектрическая восприимчивость вещества - физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля.

Диэлектрическая восприимчивость — коэффициент линейной связи между поляризацией

диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:

 

 

17.Вектор электрического смещения

 

Имеем границу раздела двух сред с и , так что, (рис. 4.10, а).   а б Рис. 4.10 Как мы уже показали, в соответствии с (4.1.10), или , т.е., напряженность электростатического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую. Главная задача электростатики – расчет электрических полей, то есть в различных электрических аппаратах, кабелях, конденсаторах, и т.д. Эти расчеты сами по себе не просты, да еще наличие разного сорта диэлектриков и проводников еще более усложняют задачу. Для упрощения расчетов была введена новая векторная величина – вектор электрического смещения (электрическая индукция):   (4.3.1)   Из предыдущих рассуждений , тогда , отсюда   (4.3.2)   Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной среды в другую (рис. 4.10, б), и это облегчает расчет . Зная и ε, легко рассчитывать , отсюда можно записать:   (4.3.3)   где – вектор поляризации, χ – диэлектрическая восприимчивость среды, характеризующая поляризацию единичного объема среды. Таким образом, вектор – есть сумма (линейная комбинация) двух векторов различной природы: – главной характеристики поля и – поляризации среды. В СГС: поэтому в вакууме и размерность у и одинакова. В СИ: , т. е. это заряд, протекающий через единицу поверхности. Для точечного заряда в вакууме Для имеет место принцип суперпозиции, как и для , т.е.

 

18.С е г н е т о э л е к т р и к и - вещества, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля. Сегнетоэлектрики обладают рядом специфических свойств, которые проявляются лишь в определенном диапазоне температур. Температура Т_к (сегнетоэлектрическая точка Кюри) является температурой фазового перехода, ниже этой температуры сегнетоэлектрик обладает доменной структурой и характерными сегнетоэлектрическими свойствами; выше этой температуры происходит распад доменной структуры и сегнетоэлектрик переходит в параэлектрическое состояние. Следствием доменного строения сегнетоэлектриков являются нелинейная зависимость их поляризованности или электрической индукции от напряженности электрического поля (см. рисунок 7.8), которая носит название диэлектрической петли гистерезиса, и резко выраженная температурная зависимость диэлектрической проницаемости, в которой максимум диэлектрической проницаемости достигается при температуре, соответствующей точке Кюри.

 

Рис. 7.8. Основные нелинейные свойства сегнетоэлектриков

а – диэлектрический гистерезис; б – динамическая нелинейность; в–нелинейный ток через сегнетоконденсатор; г – эффективная нелинейность; д – реверсивная нелинейность; с – амплитудная модуляция.

 

На рисунке приведены зависимости основных параметров сегнетоэлектриков (поляризации, диэлектрической проницаемости, тока и напряжения на обкладках сегнетоконденсатора), характеризующих нелинейные свойства в зависимости от напряженности электрического поля (зависимости а),б),г),д)) и времени приложения переменного электрического поля (зависимости в) и е)).

 

19.Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда , прошедшего через некоторую поверхность за время, к величине этого промежутка времени

 

 

Пло́тность то́ка — векторная физическая величина, имеющая смысл силы электрического тока, протекающего через элемент поверхности единичной площади^]. При равномерном распределении плотности тока и сонаправленности её с нормалью к поверхности, через которую протекает ток, для величины вектора плотности тока выполняется:

где I — сила тока через поперечное сечение проводника площадью S

Закон Ома для участка цепи:

— сила тока в цепи,

— сопротивление всех внешних элементов цепи,

— напряжение

 

 

20) Закон Ома в дифференциальной форме.

σ – удельная проводимость

- напряженность электрического поля

 

21) Электродвижущая сила (ЭДС) – Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонними силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду (ε) [В]

 

 

Закон Ома для полной цепи:

E- ЭДС

R - сопротивление цепи

r- внутреннее сопротивление источника

 

Правила Кирхгофа.

Правила Кирхгофа – это соотношения между токами и напряжениями, выполняемые на участках произвольной электрической цепи.

Формулировка правил осуществляется через вспомогательные понятия узла, контура и ветви электрической цепи:

1. Ветвь электрической цепи – любой входящий в цепь двухполюсник.

2. Узел электрической цепи (точка разветвления) – точка соединения нескольких ветвей (от 3 и больше)

3. Под контуром электрической цепи понимают замкнутый цикл ветвей, то есть такой путь по цепи, однократное прохождение которого (через ветви и узлы) заканчивается в узле, с которого был начат проход.

Первое правило.

Рассмотрим первое правило Кирхгофа, иначе называемое правилом токов Кирхгофа. Оно вытекает из закона сохранения заряда и звучит следующим образом: алгебраическая сумма всех токов в любом узле произвольной цепи равняется нулю. В виде формулы это выглядит так: I1+I2+..In=0

При расчете, токи, втекающие в узел, считаются со знаком «плюс», а вытекающие из узла – со знаком «минус».

Второе правило

Правило напряжений Кирхгофа, чаще называемое вторым правилом Кирхгофа, является следствием закона сохранения заряда. Оно звучит следующим образом: алгебраическая сумка падений напряжений, на всех ветвях произвольного замкнутого контура, равняется алгебраической сумме ЭДС (электродвижущих сил) ветвей этого контура. Если в данном контуре нет источников ЭДС (идеальных источников напряжения), то сумма падение напряжений в этом контуре равна нулю. В виде формулы это выглядит так: E1+E2+…+En=R1*I1+R2*I2+…+RnIn

При расчете, падение напряжения исходят из следующих правил: если ток в ветви совпадает с выбранным направлением обхода контура, то падение напряжения на этой ветви считают со знаком «плюс». Если ток в ветви направлен против направления обхода контура, то падение напряжения берут со знаком «минус». В частном случае расчета цепи из одного контура, второе правило Кирхгофа вырождается в закон Ома для цепи.

Законы Вольта.

1. При тесном соприкосновении двух разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов. Контактная разность потенциала зависит от их химического состава контактирующих веществ и их температуры.

2. Для нескольких контактных веществ контактная разность определяется первым и последним потенциалом

Контактные явления.

Контактные явления – явления, возникающие при прохождении электрического тока через контакт полупроводника с металлом или через контакт двух различных полупроводников с разным типом носителей заряда и их концентрацией.