Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике

Вопрос

 

При помещении диэлектрика во внешнее электростатическое поле он по­ляризуется, т.е. приобретает отличный от нуля дипольный момент , где - дипольный момент одной молекулы. Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются векторной величиной - поляризо­ванность- дипольный момент единицы объема диэлек­трика:

. (1.27)

Из опыта следует, что для большого класса диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков) поляризованность линейно зависит от напряженности поля Е. Если диэлектрик изотропный и Е не слишком велико, то

, (1.28)

где - диэлектрическая восприимчивость вещества, ха­рактеризующая свойства диэлектрика; -

Рис. 16

Под действием поля диэлектрик поляризуется, т.е. происходит смещение зарядов: положительные смещаются по полю, отрицательные - против поля.

В результате этого на правой грани диэлек­трика, обращенного к отрицательной плоско­сти, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью ', на левой - от­рицательного заряда с поверхностной плотно­стью '. Эти некомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации ди­электрика, называются связанными.

Таким образом, появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля (поля, создаваемого связанными за­рядами), которое направлено против внешнего поля (поля, создаваемого сво­бодными зарядами) и ослабляет его. Результирующее поле внутри диэлектрика

.

откуда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна

(1.31)

Безмерная величина

(1.32)

называется диэлектрической проницаемостью среды. Сравнивая (1.31) и (1.32), видим, что е показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, характеризуя количественно свойство диэлектрика поляризо­вался в электрическом поле.