18.Полярные и неполярные молекулы. Механизм поляризации вещества.
Диэлектрики-вещества плохо проводящие электрический ток.
Дипольный момент- вектор направленный от отрицательного заряда к положительному и равный произведению заряда на расстояние между ними.
Молекулы,
обладающие электрическим дипольным
моментом, называют полярными.
Полярным диэлектриком является вода;
следующие вещества: CO; N2O; S2O; NH; HCl также
имеют в своем составе полярные молекулы.
В объеме вещества дипольные моменты
молекул распределены по разным
направлениям хаотическим образом, так
что их сумма равна нулю
.
Молекулы,
у которых положения эквивалентного
положительного и эквивалентного
отрицательного заряда совпадают и,
следовательно, дипольный момент каждой
молекулы равен нулю (
),
называют неполярными. Такие вещества,
как H2, N2,O2,CO2
состоят из неполярных молекул.
Степень
поляризации диэлектрика характеризуется
векторной величиной, которая называется
поляризованостью или вектором
поляризации (P).
Поляризованность определяется как
электрический момент единицы объема
диэлектрика
В диэлектриках различают следующие типы поляризации: электронную, ориентационную и решеточную (для ионных кристаллов).
Электронный тип поляризации характерен для диэлектриков с неполярными молекулами. Во внешнем электрическом поле положительные заряды внутри молекулы смещаются по направлению поля, а отрицательные в противоположном направлении, в результате чего молекулы приобретают дипольный момент, направленный вдоль внешнего поля.Pi=βƐ0E , β-поляризуемость молекулы.
Решеточный тип поляризации характерен для ионных кристаллов. В ионных кристаллах (NaCl и т.д.) в отсутствие внешнего поля дипольный момент каждой элементарной ячейки равен нулю, под влиянием внешнего электрического поля положительные и отрицательные ионы смещаются в противоположные стороны. Каждая ячейка кристалла становится диполем, кристалл поляризуется.
Ориентационнный тип поляризации характерен для полярных диэлектриков. В отсутствие внешнего электрического поля молекулярные диполи ориентированы случайным образом, так что макроскопический электрический момент диэлектрика равен нулю.
19.Поляризованность вещества. Поверхностный заряд поляризованного диэлектрика.
Степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной, которая называется поляризованостью или вектором поляризации (P). Поляризованность определяется как электрический момент единицы объема диэлектрика
где N - число молекул в объеме. Поляризованность P часто называют поляризацией, понимая под этим количественную меру этого процесса.
В результате процесса поляризации на поверхности диэлектрика возникает заряды, которые называют поляризационными или связанными. Связанные заряды характеризуют поверхностной плотностью.(σ)
Q= -σS; q=+ σS
Тогда электрический момент равен : p= σSL
С другой стороны он равен p=PSdcosɑ, где ɑ-угол между направлением нормали к основанию призмы и вектором Р.
Sdcosɑ=V (объем)
Приравняв друг к другу оба выражения для электрического момента, получаем, что поверхностная плотность связанных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации σ=Pcosɑ=Pa.