§ 52. Диэлектрики в электростатическом поле

Поляризация диэлектрика

1. Вещества, в которых нет свободных электрических зарядов, называют диэлектриками или изоляторами. Примерами хороших диэлектриков являются янтарь, стекло, эбонит, резина, шёлк, пластмасса и др.

Выясним, что происходит в диэлектрике при внесении его в электростатическое поле. Для этого проделаем опыт.

Возьмём длинную деревянную линейку и установим на подставку, например на закреплённую в цоколе электрическую лампу (рис. 154), так, чтобы линейка могла свободно вращаться. Наэлектризуем стеклянную (или эбонитовую) палочку и поднесём её к одному из концов линейки. Линейка начнёт поворачиваться. Следовательно, незаряженный диэлектрик, каким является деревянная линейка, притягивается к заряженному телу. Подобное поведение диэлектрика возможно только при условии появления на нём нескомпенсированного заряда.

Рис. 154

Каков же механизм образования заряда на поверхности диэлектрика, ведь в диэлектрике нет свободных зарядов, которые могли бы перемещаться под действием электрических сил? Все электроны прочно связаны с атомами и не отрываются от них в нормальном состоянии. Это может означать, что появление электрических зарядов в диэлектрике обусловлено лишь их перераспределением в атомах и молекулах вещества диэлектрика.

Поляризация полярных диэлектриков

2. Молекулы некоторых диэлектриков состоят из ионов (например, молекула воды состоит из отрицательного иона кислорода и двух положительных ионов водорода). Центры положительных и отрицательных электрических зарядов таких молекул обычно смещены относительно друг друга, образуя полярную молекулу, или так называемый электрический диполь. Электрический диполь — система, образованная двумя равными по модулю разноимёнными точечными зарядами. Диэлектрики, состоящие из молекул-диполей, называют полярными диэлектриками.

В отсутствие внешнего электростатического поля молекулы полярного диэлектрика расположены хаотически, и их собственные электростатические поля взаимно компенсируют друг друга (рис. 155, а). При внесении такого диэлектрика в электростатическое поле каждая молекула поворачивается, стараясь расположиться вдоль линий напряжённости поля (рис. 155, б). В результате одна грань диэлектрика оказывается заряженной отрицательно, а другая — положительно.

Ориентацию диполей под действием внешнего электростатического поля называют поляризацией диэлектрика.

Заряды, которые при этом возникают, называют поляризационными.

поляризацией диэлектрика.

Продолжение >>>