Поляризация полярных диэлектриков




Электростатическая защита

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

 

Электростатическое поле - эл. поле, образованное неподвижными электрическими зарядами.
Свободные электроны – электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника (в основном в металлах) под действием эл. 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 – внешн.) с образованием нового электростатического поля (Е - внутр.) внутри проводника.

 


Внутри проводника, оба поля (Е – внешн. и Е - внутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника


Е = 0.


Заряды можно разделить:

 

 

Электростатическая защита

 


- металл. 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 эл. поле.
Линии напряженности эл. 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;
- отрицательный заряд - 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 (различаются строением молекул):

 

1) полярные – молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов
не совпадают (спирт, 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

- смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е. ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков


Диэлектрик вне эл. поля - в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика.


q = 0 и E – внутр. = 0


Диэлектрик в однородном эл. поле - на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий эл. 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 эл. поле: положительные и отрицательные заряды молекул смещаются, а

 


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

 


Ослабление поля зависит от свойств диэлектрика.

 

Электростатическая защита — помещение приборов чувствительных к электрическому полю, внутрь замкнутой проводящей оболочки для экранирования от внешнего электрического поля.

Это явление связано с тем, что на поверхности проводника, (заряженного или незаряженного) помещённого во внешнее электрическое поле, заряды перераспределяются так (явление электрической индукции), что создаваемое ими внутри проводника поле полностью компенсирует внешнее.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: