Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 14. Электростатика

§ 92. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле (окончание)

Электрический диполь. На большом расстоянии такую молекулу можно приближённо рассматривать как электрический диполь (рис. 14.25).

Запомни Электрическим диполем называют систему двух равных по модулю, но противоположных по знаку зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Два вида диэлектриков. Существующие диэлектрики можно разбить на два вида:

полярные, состоящие из таких молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают;

неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. Следовательно, молекулы у этих двух видов диэлектриков разные.

К полярным диэлектрикам относятся спирты, вода и другие вещества; к неполярным — инертные газы, кислород, водород, бензол, полиэтилен и др.

Поляризация полярных диэлектриков. Полярный диэлектрик состоит из молекул, которые можно рассматривать как электрические диполи. Тепловое движение приводит к беспорядочной ориентации диполей (рис. 14.26), поэтому на поверхности диэлектрика, а также и в любом его объёме, содержащем большое число молекул (выделенный прямоугольник на рисунке 14.26), электрический заряд в среднем равен нулю. Напряжённость электрического поля в диэлектрике в среднем также равна нулю.

Поместим диэлектрик в однородное электрическое поле. Со стороны этого поля на каждый электрический диполь будут действовать две силы, одинаковые по модулю, но противоположные по направлению (рис. 14.27, а). Они создадут момент сил, стремящийся повернуть диполь так, чтобы его ось была направлена по силовым линиям поля (рис. 14.27, б). При этом положительные заряды смещаются в направлении электрического поля, а отрицательные — в противоположную сторону.

Запомни Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией.

Однако тепловое движение препятствует созданию упорядоченной ориентации всех диполей. Только при температуре, стремящейся к абсолютному нулю, все диполи выстраивались бы вдоль силовых линий. Таким образом, под влиянием поля происходит лишь частичная ориентация электрических диполей. Это означает, что в среднем число диполей, ориентированных вдоль поля, больше, чем число диполей, ориентированных против поля. На рисунке 14.28 видно, что у положительно заряженной пластины на поверхности диэлектрика появляются преимущественно отрицательные заряды диполей, а у отрицательно заряженной — положительные. В результате на поверхности диэлектрика возникает связанный заряд. Внутри диэлектрика положительные и отрицательные заряды диполей компенсируют друг друга и средний поляризованный связанный электрический заряд по-прежнему равен нулю.

Обсудите с одноклассниками вопрос о направлении силовых линий электрического поля по отношению к поверхности диэлектрика.

Поляризация неполярных диэлектриков. Неполярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется. Под действием поля положительные и отрицательные заряды его молекулы смещаются в противоположные стороны и центры распределения положительного и отрицательного зарядов перестают совпадать, как и у полярной молекулы. Молекулы растягиваются (рис. 14.29). Такие деформированные молекулы можно рассматривать как электрические диполи, оси которых направлены вдоль поля. На поверхностях диэлектрика, примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды противоположного знака, как и при поляризации полярного диэлектрика.

Важно В результате поляризации возникает поле, создаваемое связанными поляризованными зарядами и направленное против внешнего поля (рис. 14.30).

Если напряжённость внешнего поля Е₀, а напряжённость поля, создава емого поляризованными зарядами, Е₁, то напряжённость поля внутри ди электрика равна:

Е = Е₀ - Е₁.

Важно Поле внутри диэлектрика ослабляется. Степень ослабления поля зависит от свойств диэлектрика.

Запомни Физическая величина, равная отношению модуля напряжённости поля Е0 в вакууме к модулю напряжённости поля Е в диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества

С этой характеристикой среды вы уже встречались в § 85.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа. Проводники. Диэлектрики. Поляризация диэлектрика

Вопросы к параграфу

1 Чем отличаются диэлектрики от проводников?

2. Какие диэлектрики называют полярными, а какие — неполярными?

3. Что называют поляризацией диэлектрика?

4. Как диэлектрик влияет на электрическое поле?

Образцы заданий ЕГЭ А1. На рисунке изображено сечение уединённого проводящего полого шара. Шару сообщили отрицательный заряд. В каких областях пространства напряжённость электростатического поля, создаваемого шаром, отлична от нуля? 1) только в I       3) только в III 2) только во II       4) в I и II В2. На неподвижном проводящем уединённом кубике (см. рис.) находится заряд Q. Точка О — центр кубика, точки В и С — центры его граней, АВ = OB, CD = ОС, ОМ = ОВ/2. Модуль напряжённости электростатического поля заряда Q в точке А равен ЕА. Чему равен модуль напряжённости электростатического поля заряда Q в точке D и точке М? Установите соответствие между физическими величинами и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и впишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

<<< К началу параграфа                Следующая страница >>>