По своим электрическим свойствам все вещества делятся на проводники и диэлектрики. Проводники – это тела, в ко-
торых существуют
свободные
заряды.
Проводники могут
проводить электрический ток.
Диэлектрики – это вещества,
в которых существуют только связанные заряды. Свободные заряды способны перемещаться в веществе на значительные расстояния. Связанные заряды совершают микроскопические движения в веществе и не способные перемещаться на зна-
чительные
расстояния. При
помещении диэлектрика во
внешнее электрическое поле происходит его поляризация. Поляризация диэлектрика – это превращение электрически нейтральной системы связанных зарядов вещества в систему ориентированных диполей. Процесс поляризации имеет ряд
особенностей в зависимости структура вещества.
от того,
какова внутренняя
В диэлектрике, состоящем
из неполярных молекул (на-
пример, благородные газы) (рис. 3.9, а) в отсутствии внешне-
го электрического поля центры отрицательного и тельного зарядов молекул совпадают. Дипольный
|
|
положи- момент
каждой молекулы равен нулю M i = 0 и суммарный диполь- ный момент всех молекул также равен нулю. При наложении
внешнего
электрического поля
происходит его воздействие
на связанные заряды, центры
отрицательных зарядов сме-
щаются против поля, а положительных – по полю. Таким об-
разом, каждая молекула превращается в
электрический ди-
поль с ненулевым дипольным
моментом. Суммарный ди-
польный момент всех молекул также приобретает отличное от нуля значение, т.е. происходит поляризация.
а б
Рис. 3.9. Диэлектрик, состоящий из: (а) неполярных и
(б) полярных молекул, во внешнем электрическом поле
В отсутствие электрического поля полярные молекулы
(например,
вода) уже обладают ненулевыми дипольными
моментами M i ≠ 0 (рис. 3.10, б). Из-за хаотической ориента- ции молекул суммарный дипольный момент всего вещества равен нулю. При наличии внешнего электрического поля по- лярные молекулы ориентируются так, что их собственные
дипольные моменты стремятся
выстроиться по полю таким
образом, что суммарный момент становится ненулевым. Та- кой механизм поляризации называется ориентационным.
В ионных кристаллах (например, в соли) ионы располо-
жены в определенном порядке, образуя
кристаллическую
решетку (рис. 3.10). При отсутствии поля вещество в целом нейтрально. При внесении кристалла во внешнее электриче- ское поле происходит относительный сдвиг положительной и отрицательной подрешеток. В результате на одной из граней
кристалла
сосредоточивается
|
|
нескомпенсированный поло-
жительный заряд, а на другой – отрицательный. Суммарный
дипольный
момент становится
ненулевым. Такой
механизм
поляризации называется ионным.
Рис. 3.10. Кристалл во внешнем электрическом поле