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 F _хположительна. Это значит, что под действием ее диполь втягивается в область сильного поля.

Поляризованность (при однородной поляризации)

,

где p _i- электрический момент отдельной (i -й) молекулы (или атома); N - число молекул, содержащихся в объеме Δ V.

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 Е ₀внешнего поля соотношениями

Е=Е ₀/ε и Е=Е ₀ - P/ ε ₀