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 единицу объема.   Рис. 5.10. 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. Для изотропных сред e - скаляр. Для анизотропных сред e - тензор. Опыт 5.3.Поляризация диэлектрика. Цель работы: Изучение поляризации диэлектриков. Оборудование: 1. Лейденская банка 2. Электростатическая машина 3. Медная пластина 4. Разрядник  Рис.5.11. 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.5.12. 2. Банку заряжают через разрядник (рис 5.12): 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, и слышим 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. Тесты к лекции №5. Тест 5.1.Какой вывод следует из опыта "Электрический ветер"? £ происходит пробой воздушного промежутка между электродами £ вблизи острых концов проводника имеется высокая плотность зарядов и большая напряженность электрического поля £ электризация происходит через влияние (на расстоянии) £ разноименные заряды отталкиваются, а одноименные притягиваются Тест 5.2. К какому выводу приводит выполнение опыта "Электрический ветер"? £ Напряженность электрического поля вблизи поверхности острия максимальна £ Напряженность электрического поля вблизи поверхности острия минимальна £ Электроны будут перемещаться до тех пор, пока внешнее поле не уравновесится постоянно растущим внутренним £ Электроны не будут перемещаться до тех пор, пока внешнее поле не уравновесится постоянно растущим внутренним Тест5.3. Диэлектрик – это… £ вещество, в котором электрические заряды могут свободно перемещаться по всему его объему £ вещество, в котором отсутствуют свободные носители заряда £ вещество, в котором электрические заряды могут быть получены путем какого-либо внешнего воздействия £ вещество, в котором электрические заряды строго зафиксированы и не перемещаются его объему Тест 5.4. Что характеризует свойство поляризуемости диэлектрика? £ способность превращения молекул из неполярных в полярные £ способность превращения молекул из полярных в неполярные £ способность превращения молекул из связанных в свободные £ способность превращения молекул из свободных в связанные Тест 5.5. К каким выводам приводит выполнение "Опыта с диэлектриками"? £ поверхность заряженного проводника всюду имеет одинаковый потенциал. £ одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. £ диэлектрик в электрическом поле поляризуется. £ металл и диэлектрик не экранируют электрическое поле. £ металл экранирует электрическое поле, диэлектрик - не экранирует. Электроемкость. Конденсаторы и их применение. Энергия и плотность энергии заряженного конденсатора[11] 6.1. Электроемкость. 6.2. Конденсаторы и их применение. 6.3. Энергия и плотность энергии заряженного конденсатора. Электроемкость Если сравнить формулы, описывающие зависимость 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.:  где С – электроемкость. Электроемкостью называется физическая величина, равная заряду, при сообщении которого потенциал повышается на единицу. Электроемкость зависит от формы, размера проводника и диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник.  |