Проводники и диэлектрики
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
положимомент
каждой молекулы равен нулю Mi= 0 и суммарный дипольный 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 Mi≠ 0 (рис. 3.10, б). Из-за хаотической ориентации молекул суммарный дипольный момент всего вещества равен нулю. При наличии внешнего электрического поля полярные молекулы ориентируются так, что их собственные
дипольные моменты стремятся
выстроиться по полю таким
образом, что суммарный момент становится ненулевым. Такой 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 электрическое 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