Диэлектрики в электрическом поле. поляризация диэлектриков
Укрепим на стержне электрометра металлический диск и зарядим его. Наличие заряда на диске засвидетельствует отклонение стрелки электрометра (рис.
4.42). Поднесем к диску пластину любого диэлектрика.
Показания стрелки гальванометра уменьшатся (рис. 4.43). Аналогичного эффекта достигнем и тогда, когда к диску поднесем заряженное тело, знак заряда которого противоположный заряду диска.
Итак, под действием электрического поля диска пластина заряжается.
Выясним природу зарядки диэлектрической пластины.
Диэлектрики, в отличие от проводников, не имеют свободных частиц с электрическими зарядами. Образуя молекулы, атомы диэлектрика обмениваются электронами, но не теряют с ними связи. Если диэлектрик разместить в электрическом поле, то изменению подвергнутся сами молекулы.
Эти изменения имеют электрическую природу, но для разных диэлектриков они будут разными. Это зависит от строения молекул диэлектрика.
В электрическом поле происходят изменения в молекулах диэлектрика.
Часть диэлектриков имеет так называемые полярные молекулы, в которых положительно и отрицательно заряженные частицы смещены относительно центра молекулы (рис. 4.44).
При отсутствии электрического поля внешнего происхождения все молекулы размещены хаотически в соответствии с принципом минимума потенциальной энергии взаимодействия (рис. 4.45) и совершают тепловое колебательное движение.
При помещении диэлектрика во внешнем электрическом поле происходит ориентация молекул вдоль линий напряженности электрического поля (рис. 4.46).
Итак, в диэлектрике появляется определенная упорядоченность в размещении молекул таким образом, что в одном направлении преобладают отрицательно заряженные частички, а в другом — положительно. Такое состояние диэлектрика называется поляризацией.
Если же диэлектрик имеет не полярные молекулы, то под действием электрического поля электроны в атомах и их орбиты смещаются против направления вектора напряженности и образуют диполи, ориентированные определенным образом в электрическом поле. Вследствие такой «деформации» атомов и молекул диэлектрик также поляризуется.
Поляризация диэлектриков приводит к появлению в них дополнительного электрического поля напряженностью E?’, направление которой будет противоположным направлению вектора напряженности E?0 внешнего электрического поля (рис. 4.47).
Соответственно напряженность электрического поля в диэлектрике будет меньше, чем напряженность внешнего поля.
E = E0 — E’,
E E0.
