Электрический диполь. Свойства диэлектриков

 

Диполь есть система двух точечных электрических зарядов равных по размеру и противоположных по знаку, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния r от центра диполя до точек наблюдения.

Вектор , проведенный от отрицательного заряда диполя к его положительному заряду, называется плечом диполя.

Произведение заряда |q| диполя на его плечо называется электрическим моментом диполя

 

 

Напряженность поля диполя

 

,

 

где р - электрический момент диполя; r - модуль радиуса-вектора, проведенного от центра диполя к точке, напряженность поля в которой нас интересует; α- угол между радиусом-вектором и плечом диполя.

Напряженность поля диполя в точке, лежащей на оси диполя (α=0)

 

 

и в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восставленном из его середины ( )

 

 

Потенциал поля диполя

 

 

Потенциал поля диполя в точке, лежащей на оси диполя (α=0)

 

 

и в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восстановленном из его середины ( ), φ = 0.

Механический момент, действующий на диполь с электрическим моментом , помещенный в однородное электрическое поле с напряженностью

 

, или ,

 

где α- угол между направлениями векторов и .

В неоднородном электрическом поле кроме механического момента (пары сил) на диполь действует еще некоторая сила. В случае поля, обладающего симметрией относительно оси х, сила выражается соотношением

 

,

 

где - частная производная напряженности поля, характеризующая степень неоднородности поля в направлении оси х.

При сила Fхположительна. Это значит, что под действием ее диполь втягивается в область сильного поля.

Поляризованность (при однородной поляризации)

 

,

 

где pi- электрический момент отдельной (i-й) молекулы (или атома); N - число молекул, содержащихся в объеме ΔV.

Связь поляризованности с напряженностью Е среднего макроскопического поля в диэлектрике

 

Р=æ ,

 

где æ - диэлектрическая восприимчивость; ε0 - электрическая постоянная.

Связь диэлектрической проницаемости ε с диэлектрической восприимчивостью

 

ε = 1+æ

 

Напряженность Е среднего макроскопического поля в диэлектрике связана с напряженностью Е0внешнего поля соотношениями

 

Е=Е0/ε и Е=Е0 - P/ε 0