Диэлектрики в электрическом поле.
Установим метровую деревянную линейку на подставку, обеспечивающую возможность вращения вокруг вертикальной оси. (Подставкой может быть, например, электрическая лампа накаливания.) Выполним такой же опыт, как с металлической трубой и заряженной палочкой (рис. 140). Опыт покажет, что деревянная линейка — тело из диэлектрика — притягивается к заряженным телам подобно телу из проводящего материала. Однако, если тело из диэлектрика разделить в электрическом поле на две части, то каждая из частей окажется нейтральной. В диэлектрике, помещенном в электрическое поле, заряды не разделяются,— следовательно, в нем нет свободных зарядов. Притяжение незаряженного тела из диэлектрика к заряженному телу объясняется тем, что в электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, т. е. смещение в противоположные стороны разноименных связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества.
Диэлектриком или изолятором называется тело, не проводящее электрические заряды.В диэлектрике отсутствуют свободные носители зарядов. Все электрические заряды диэлектрика входят в состав его молекул и могут смещаться лишь на очень малые расстояния — в пределах молекулы или атома (такие заряды называются связанными). Но диэлектрик, помещенный в электрическое поле, сам создает электрическое поле. Диэлектрики можно разделить на полярные и не полярные диэлектрики.
При отсутствии электрического поля электронное облако расположено симметрично относительно атомного ядра (рис. 141), а в электрическом поле с напряженностью Е оно изменяет свою форму и центр отрицательно заряженного электронного облака уже не совпадает с центром положительного атомного ядра (рис. 142).
Не полярные диэлектрики.Атом состоит из ядра(положительно заряженного) и электронного облака (заряженного отрицательно). Не полярные диэлектрикисостоят из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают ( инертные газы, кислород, водород).
Полярные диэлектрики– состоят из атомов и молекул у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают ( спирты, вода и др.). Например, молекула NaCl. У натрия на внешней оболочке 1 валентный электрон, а у Cl -7 валентных электронов. Такие молекулы можно рассматривать, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему называют электрическим диполем.
В результате поляризации на поверхности вещества появляются связанные заряды. Эти заряды обусловливают взаимодействие нейтральных тел из диэлектрика с заряженными телами. Вектор напряженности Еа электрического поля, создаваемого связанными зарядами на поверхности диэлектрика, направлен внутри диэлектрика противоположно вектору напряженности Ео внешнего электрического поля, вызывающего поляризацию (рис. 144). Напряженность электрического поля Е внутри диэлектрика оказывается равной
Е=Е0+Еп или Е = Е0—ЕП.
Физическая величина, равная отношению модуля напряженности Ео электрического поля в вакууме к модулю напряженности Е электрического поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества:
Е-напряженность поля в данном диэлектрике; Е0 – напряженность поля в вакууме.
Выводы:
а) Все заряды на поверхности поляризованного диэлектрика называются связанными, т.е. входят в состав молекул. Их называют поляризованными зарядами
б) Поле внутри диэлектрика, созданное его поляризованными зарядами, направлено навстречу внешнему полю, т.е.ослабляет внешнее поле, но полностью не уничтожает его.
в) Отличие от проводника здесь проявляется еще и в том, что, разделяя поляризованный диэлектрик на части, нельзя отделить положительные заряды от отрицательных. На противоположных сторонах каждой части поляризованного диэлектрика при этом всегда остаются заряды различных знаков.