Класс!ная физика



Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация

Электростатическое поле - это электрическое поле, образованное неподвижными электрическими зарядами.

Свободные электроны - электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника ( в основном в металлах) под действием электрического поля;
Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику;

- участвуют в тепловом движении и могут свободно перемещаться по всему проводнику.

Электростатическое поле внутри проводника - внутри проводника электростатического поля нет ( Е = 0 ), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле.

Почему? - т.к. существует явление электростатической индукции, т.е. явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле ( Е внешнее) с образованием нового электростатического поля ( Е внутр.) внутри проводника.

Внутри проводника оба поля ( Евнешн. и Евнутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника Е = 0.
Заряды можно разделить:


Электростатическая защита

- металлический экран, внутри которого Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на поверхности проводника.

Электрический заряд проводников - весь статический заряд проводника расположен на его поверхности, внутри проводника q = 0;
- справедливо для заряженных и незаряженных проводников в электрическом поле.
Линии напряженности электрического поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.


ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле!

Электрические свойства нейтральных атомов и молекул:

Нейтральный атом -положительный заряд ( ядро) сосредоточен в центре, а отрицательный заряд - это его электронная оболочка;
Считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома.

Молекула - чаще всего - это система ионов с зарядами противоположных знаков , т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам.

Электрический диполь - молекула, в целом нейтральная , но центры распределения противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся внутри молекулы на некотором расстоянии друг от друга.

Существуют 2 вида диэлектриков ( они различаются строением молекул) :

1) полярные - молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают (спирты, вода и др.);

2) неполярные - атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).


ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Поляризация диэлектриков в электрическом поле это смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е. ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков

Диэлектрик вне электрического поля - в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика.
q = 0 и Eвнутр = 0

Диэлектрик в однородном электрическом поле - на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий электрического поля.

Но ориентация диполей - только частичная, т.к. мешает тепловое движение.
На поверхности диэлектрика возникают связанные заряды, а внутри диэлектрика заряды диполей компенсируют друг друга.
Таким образом, средний связанный заряд диэлектрика = 0.

Поляризация неполярных диэлектриков - тоже поляризуются в электрическом поле: положительные и отрицательные заряды молекул смещаются,

центры распределения зарядов перестают совпадать (как диполи), на поверхности диэлектрика возникает связанный заряд, а внутри электрическое поле лишь ослабляется.

Ослабление поля зависит от свойств диэлектрика.




Электростатика и законы постоянного тока - Класс!ная физика

Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Единица электрического заряда -- Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии электрического поля -- Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков
-- Потенциальная энергия тела в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью электростатического поля и разхностью потенциалов -- Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора -- Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление -- Работа и мощность тока



Устали? - Отдыхаем!

Вверх