Влияние диэлектрика на электрическое поле

 

Влияние вещества на электрические и магнитные поля было открыто и исследовано экспериментально Фарадеем. В 1837 г. он открыл явление электростатической индукции и ввел в науку термины «диэлектрик» и «электрическая постоянная».

Пусть в некотором объеме заряд распределен непрерывно с плотностью . Пусть объем электрически нейтрален, то есть заряд объема

(3.1)

Если во всех точках объема, то на среду объема не действует внешнее электрическое поле, и сама среда не является источником электрического поля. Отдельные части объема могут быть заряжены (), но при этом объем в целом останется электрически нейтральным при соблюдении (3.1). На такую систему действует внешнее электрическое поле, Сама эта система служит источником электрического поля.

В первом приближении электрические свойства системы характеризуются ее дипольным моментом (см. рис. 3.1).

 

Рис. 3.1. К определению дипольного момента

непрерывного распределения зарядов

 

Определение:Дипольный момент объема с непрерывным распределением зарядов – векторная величина, равная

 

(3.2)

Проверка показывает, что дипольный момент не зависит от выбора начала координат. Как частный случай из (3.2) следует формула дипольного момента двух точечных зарядов и , находящихся в сколь угодно малых объемах и , соответственно, -

 

(3.3)

 

Если система двух зарядов электрически нейтральна: , то из (3.3) следует выражение дипольного момента электрического диполя:

 

Если в объеме находятся электрических диполей с электрическими моментами , , то дипольный момент объема равен

 

В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов, которые могут перемещаться в объеме диэлектрика. Однако молекулы веществ, будучи электрически нейтральными, состоят из заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах молекул. Такие заряды называются связанными.