Электромагнитное поле. Электрические и магнитные свойства материалов. Гольдштейн А.Е. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

представляют материалы, обладающие свойством ослаблять взаимодействие зарядов
по сравнению с вакуумом, которые получили название диэлектриков.
В отличие от металлов у диэлектриков валентная зона зонной диаграммы
заполнена до конца и отделена от зоны проводимости запрещенной зоной шириной
∆А = 1,5…3 электронвольт (эВ) (рис. 4в). При обычных температурах лишь
незначительное количество электронов может преодолеть запрещенную зону и
перейти в зону проводимости, поэтому удельная электрическая проводимость
диэлектриков, равная 10
-15
…10
-6
См/м, несоизмеримо меньше проводимости самых
плохих проводников. Воздействие на диэлектрик электрического поля приводит
ввиду разнонаправленности его действия на заряды разных знаков либо к ориентации
вдоль силовых линий полярных молекул, которые можно рассматривать как пару
разнесенных точечных электрических зарядов (электрических диполей), либо к
упругой деформации растяжением вдоль силовых линий неполярных молекул с
образованием тех же ориентированных по полю диэлектрических диполей (рис. 5).
Такое упорядоченное смещение связанных зарядов под действием внешнего
электрического поля называется поляризацией диэлектрика. Нетрудно заметить, что
собственное внутреннее поле диполей направлено противоположно внешнему полю.
Это можно также представить как уменьшение напряженности
0
Е
внешнего поля на
величину напряженности
п
Е
внутреннего. Уменьшение напряженности
электрического поля эквивалентно по определению уменьшению сил, действующих
на электрические заряды. Особенно наглядно это иллюстрируется законом Кулона,
описывающим взаимодействие точечных зарядов
1
q
и
2
q
,находящихся на расстоянии
r
.
Если в вакууме сила взаимодействия зарядов по модулю равна:
2
21
0
.
4
1
r
qq
F
π ε
=
, (2.5)
то в диэлектрике ее значение уменьшается в
r
ε
раз:
,
4
1
2
21
0
1
r
qq
F
r
επ ε
=
(2.6)
Величина
π
ε
36
10
9
0
−
=
Ф/м - электрическая постоянная, величина
-
относительная диэлектрическая проницаемость, являющаяся основной электрической
характеристикой диэлектриков. В ряде случаев используется векторная величина
электрическая индукция (смещение)
ED
r
εε
0
=
, единицей измерения которой
7
-
+ +
-
+
-
-
+ +
-
+
-
-
+ +
-
+
-
E
o
E
п
Рис. 2.5. Диэлектрики в электрическом поле

Страницы