Диэлектрическая проницаемость среды

 

Определим напряженность поля внутри диэлектрика. Рассмотрим однородное внешнее поле E ₀, в котором находится пластинка из од-

нородного диэлектрика (рис. 2.8.1).

 

Под действием поля диэлектрик поляризуется, т. е. происходит смещение зарядов: положительные – по полю, отрицательные – про-тив поля. В результате на правой границе диэлектрика, обращенного к отрицательной плоскости, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью +, на левой – отрицательного заряда с поверхностной плотностью –. Эти заряженные поверхности обра-

 

зуют поле, напряженность E которого направлена противоположно внешнему полю. Поэтому результирующее электростатическое поле

внутри диэлектрика уменьшается:
	E	E E 0	E E 0.
E E 0	(2.8.1)

Следовательно, поляризация диэлектрика вызывает в нем умень-шение поля по сравнению с первоначальным внешним полем.

 

+

−

+

−

E ₀

E

 

Рис. 2.8.1

 

Ослабление поля внутри диэлектрика означает, что часть силовых линий, которые начинаются на положительных свободных зарядах, заканчивается на отрицательно заряженной поверхности диэлектрика, а затем восстанавливается на положительных зарядах противополож-ной поверхности диэлектрика и заканчивается на отрицательных сво-бодных зарядах. Найдем напряженность поля внутри диэлектрика. Так как поле создано двумя бесконечно заряженными плоскостями с по-

 

верхностной плотностью зарядов + и –, то

 

E E	E							.	(2.8.2)
			2 0		2 0

Учитывая выражение (2.7.3), получим:

 

				Pn		P
E				.	(2.8.3)

 

 

Тогда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна:

E E 0

P

E 0

æ 0 E

E E 0æ EE 1 æ E 0

0

0

E

E 0

E 0

æ =1 æ,

(2.8.4)

æ

E

 

где – диэлектрическая проницаемость среды.

 

Диэлектрическая проницаемость вещества –это физическаявеличина, которая показывает, во сколько раз напряженность элек-трического поля в диэлектрике меньше напряженности электрическо-

 

го поля в вакууме.
С учетом (2.8.4) вектор электрического смещения равен:
D 0 E P 0 E æ0 E 0	1 æ E 0 E.	(2.8.5)

 

Получили формулу взаимосвязи векторов D и E.

 

С учетом диэлектрических свойств среды можно записать:

– закон Кулона для двух точечных зарядов, находящихся в ди-электрике:

 

F			q 1				q 2		;	(2.8.6)
4 0		r

– напряженность поля точечного заряда, находящегося в диэлек-трике:

 

E				q			;	(2.8.7)
4 0	r 2

– потенциал поля точечного заряда, находящегося в диэлектрике:

 

			q	.	(2.8.8)
4 0
		r

Используя формулы (2.8.7), (2.8.8), принцип суперпозиции элек-трических полей и принцип суперпозиции потенциалов, можно вы-числить напряженность и потенциал поля любой системы зарядов, на-ходящейся в диэлектрике.