Векторы поляризации и электростатической индукции

Для количественного описания этого процесса используют вектор поляризации.

Вектором поляризации называется физическая величина, численно равная суммарному электрическому моменту всех молекул, заключенных в единице объема.

(22)

Рис. 34.

Заряды внутри молекул диэлектрика называются связанными зарядами. Результирующее поле характеризуется вектором электростатической индукции и по принципу суперпозиции определяется как векторная сумма внешнего поля и поля связанных зарядов , т.е.

(23)

(24)

Для изотропных сред e - скаляр.

Для анизотропных сред e - тензор.

Опыт 3.8. Поляризация диэлектрика.

Цель работы: изучение поляризации диэлектриков.

Оборудование:

1. Лейденская банка

2. Электростатическая машина

3. Медная пластина

4. Разрядник

Рис.35.

Ход работы.

1. Демонстрация начинается со сборки лейденской банки. В металлический внешний цилиндр вставляется стеклянный диэлектрический цилиндр. Затем в него помещают внутренний металлический цилиндр с закрепленным в нем металлическим штоком. Собранная банка ставится на медную пластину, соединенную с одним из полюсов электростатической машины.

Рис.36.

2. Банку заряжают через разрядник (рис 36): одним концом разрядника касаются свободного полюса машины, а другой подносят к штоку на небольшое расстояние. Затем показывают разряд банки, касаясь одним концом разрядника внешнего металлического электрода лейденской банки и поднося второй конец к штоку. Наблюдают искру, проскакивающую между разрядником и штоком, при этом слышится характерный звук электрического разряда.

3. Повторно заряжают лейденскую банку. Затем полностью разбирают. На металлических электродах банки никого заряда практически не осталось. Их спокойно можно взять руками, соединить друг с другом и при этом никакого разряда не происходит.

4. Затем банку собирают вновь. Подносят разрядник, касаясь им внешнего металлического цилиндра и приближая другой конец разрядника к штоку внутреннего металлического цилиндра. Снова наблюдается разряд.

Обратите внимание, время, в течение которого сохраняется поляризация стекла, зависит как от свойств стекла, так и от влажности в аудитории.

Выводы: помещенный в электрическое поле диэлектрик приобретает полярность: та часть его поверхности, в которую входят силовые линии, заряжается отрицательно, а противоположная часть - положительно.

Контрольные вопросы к §3

1) Перечислите оборудование в опыте 3.2 «Распределение зарядов на поверхности проводника. Электрический ветер».

2) Какой вывод следует из опыта 3.2 «Распределение зарядов на поверхности проводника. Электрический ветер»?

3) Дайте определение диэлектрикам?

4) Какие виды диэлектриков вы знаете?

5) Какие молекулы относятся к полярным диэлектрикам?

6) Какие молекулы относятся к неполярным диэлектрикам?

7) Дайте определение поляризуемости?

8) Что характеризует свойство поляризации диэлектрика?

9) Дайте определение диполю?

10) Дайте определение плечу диполя?

11) Запишите формулу работы, совершенной при повороте молекулы на угол α.

12) Перечислите оборудование в опыте 3.7 «Диэлектрики в электрическом поле».

13) Какой вывод следует из опыта 3.7 «Диэлектрики в электрическом поле»?

14) Дайте определение вектору поляризации?

15) Запишите формулу вектора поляризации.

16) Дайте определение связанным зарядам?

17) Перечислите оборудование в опыте 3.8 «Поляризация диэлектрика».

18) Какой вывод следует из опыта 3.8 «Поляризация диэлектрика»?

19) Дайте определение явлению электрическому ветру?

20) Дайте определение реактивной силе и на что она действует?

Электроемкость. Конденсаторы и их применение. Энергия и плотность энергии заряженного конденсатора

4.1 Электроемкость.

4.2 Конденсаторы и их применение.

4.3 Энергия и плотность энергии заряженного конденсатора.

Электроемкость

Если сравнить формулы, описывающие зависимости напряженности электрического поля и потенциала этого поля от величины заряда тела, то можно заметить, что для большинства проводников между напряженностью поля вблизи поверхности проводника и его потенциалом j существует прямо пропорциональная зависимость.

С другой стороны, известно, что напряженность поля прямо пропорциональна плотности заряда (либо t, либо s, либо r) и, следовательно, величине самого заряда тела. Таким образом, можно записать, что E прямо пропорциональна q, это означает, что для большинства тел существует прямо пропорциональная зависимость между зарядом и потенциалом, т.е.:

(25)

где С – электроемкость.

Электроемкостью называется физическая величина, численно равная заряду, при сообщении которого потенциал повышается на единицу.

Электроемкость зависит от формы, размера проводника и диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: