QO‘NG‘IROQ

Bu xabarni sizdan oldin o'qiganlar bor.
Eng so'nggi maqolalarni olish uchun obuna bo'ling.
Elektron pochta
Ism
Familiya
Qo'ng'iroqni qanday o'qishni xohlaysiz
Spam yo'q

Dielektriklar Oddiy sharoitlarda amalda elektr tokini o'tkazmaydigan moddalar moddalar deyiladi. Klassik fizika tushunchalariga ko'ra, dielektriklarda o'tkazgichlardan farqli o'laroq, erkin zaryadlar - zaryadlangan zarralar mavjud emas, ular elektr maydoni tartibli harakatga o'tadi va elektr tokini hosil qiladi. Dielektriklarga barcha gazlar, agar ular ionlanishga tobe bo'lmasa, ba'zi suyuqliklar (benzol, o'simlik va sintetik moylar) va qattiq moddalar (chinni, shisha, kerosin, kvars va boshqalar) kiradi. xos elektr qarshilik dielektriklar ρ ~ Ohm m, metall o'tkazgichlar uchun esa ρ ~ Om m.

Barcha dielektrik molekulalar elektr neytraldir, ya'ni. molekulani tashkil etuvchi elektronlar va atom yadrolarining umumiy zaryadi, nol. Shunga qaramasdan, molekulalar elektr xossalariga ega. Taxminan, molekulani elektr momentiga ega bo'lgan elektr dipol deb hisoblash mumkin, bu erda molekuladagi barcha atom yadrolarining umumiy musbat zaryadi; molekuladagi elektronlarning "og'irlik markazi" dan atom yadrolarining musbat zaryadlarining "og'irlik markazi" ga tortilgan vektor.

Zaryadlanmagan dielektrik qanday qilib elektr maydonini hosil qilishini tushunish uchun neytral atomlar va molekulalarning elektr xususiyatlarini ko'rib chiqing.

Atomlar va molekulalar musbat zaryadlangan yadrolar va manfiy zaryadlangan elektronlardan tashkil topgan. Agar eng oddiy atom - vodorod atomini ko'rib chiqsak, unda uning musbat zaryadi yadroda to'plangan bo'lib, uning atrofida elektron yuqori tezlikda aylanadi (1.13-rasm, A). Taxminan 10-15 s vaqt ichida yadro atrofida bir marta aylanadi. Shuning uchun, masalan, 10-9 soniya ichida elektron millionlab aylanishni amalga oshiradi ( ), ya'ni. yadroga nisbatan nosimmetrik joylashgan har qanday ikkita nuqta 1 va 2 ga tashrif buyurish uchun million marta. Shuning uchun, o'rtacha vaqt o'tishi bilan, manfiy zaryad taqsimotining markazi atomning o'rtasiga to'g'ri keladi deb taxmin qilishimiz mumkin, ya'ni. markazga to‘g‘ri keladi

ijobiy yadroning taqsimlanishi.

Dielektrik deyiladi qutbsiz agar tashqi elektr maydon bo'lmasa, molekulalarda musbat va manfiy zaryadlarning taqsimlanish markazlari mos kelsa () va dipol momentlari nolga teng.

Agar siz qutbsiz dielektrikni (benzol, parafin, polietilen, N 2, H 2, O 2 va boshqalar) kuchli tashqi elektr maydoniga joylashtirsangiz, u holda atomlar va molekulalarning elektron qobiqlari deformatsiyalanadi (1.13-rasm, b): molekulalarning musbat va manfiy zaryadlari qarama-qarshi yo'nalishda siljiydi va bu zaryadlarning tarqalish markazlari mos kelishni to'xtatadi (). Bunday deformatsiyalangan molekulalarni elektr dipollari deb hisoblash mumkin, ularning o'qlari maydon bo'ylab yo'naltirilgan.

Shunday qilib, qutbsiz dielektrik molekula tashqi elektr maydonida tashqi maydon kuchiga mutanosib ravishda induksiyalangan (induktsiyalangan) dipol momentni oladi.

molekulaning qutblanish qobiliyati qayerda, bu faqat uning hajmiga bog'liq. Polar bo'lmagan molekula o'xshaydi elastik dipol, qo'l uzunligi kuchlanish kuchiga mutanosib bo'lgan, ya'ni. tashqi elektr maydonining kuchiga proportsionaldir.


Endi natriy xlorid molekulasi NaCl ni ko'rib chiqaylik. Na atomining tashqi elektron qatlamida bitta valentlik elektroni, Cl atomida esa yetti valentlik elektron mavjud. Molekulaning hosil bo'lishi jarayonida yagona valent elektron Na ni Cl atomi ushlaydi va ikkala neytral atom ham qarama-qarshi belgilarga ega bo'lgan ikkita ion tizimiga aylanadi. Hozirda musbat va manfiy zaryadlar molekula hajmiga simmetrik taqsimlanmagan (1.14-rasm, A).

Dielektrik deyiladi qutbli, agar u musbat va manfiy zaryadlarning tarqalish markazlari tashqi elektr maydoni bo'lmasa ham bir-biriga to'g'ri kelmaydigan molekulalardan iborat bo'lsa (). Polar dielektriklarga fenol, nitrobenzol va boshqalar kiradi.

Kuchning tashqi elektr maydonida dielektrikning qutbli molekulasi ham deformatsiyalanadi, ammo bu deformatsiya unchalik katta emas va biz qutbli molekula o'z xususiyatlariga ko'ra o'xshash deb taxmin qilishimiz mumkin. qattiq dipol, bu doimiy modulli elektr momentga ega ().

Yagona tashqi maydonda (1.14-rasm, b) qattiq dipolga bir juft kuch ta'sir qiladi va mutlaq qiymatdagi momenti ga teng.

Bir juft kuch momentining vektori Bu moment dipolni aylantirishga intiladi, shunda uning elektr momenti maydon kuchi vektori bilan yo'nalishda mos keladi. Dipolning bunday yo'nalishi uning yagona elektrostatik maydondagi barqaror muvozanat holatiga mos keladi.

Ushbu ikki guruhga qo'shimcha ravishda, mavjud kristalli ion tuzilishga ega bo'lgan dielektriklar yoki zaif qutbli dielektriklar. Bularga KCl, CsCl va boshqalar kiradi.

Dielektrikning musbat va manfiy zaryadlarining tashqi elektr maydonida siljishi deyiladi qutblanish. Boshqacha qilib aytganda, dielektrik har qanday makroskopik kichik hajmdagi moddaning tashqi elektr maydoniga kiritilganda, molekulalarning nolga teng bo'lmagan umumiy elektr dipol momenti paydo bo'ladi. Bunday holatda dielektrik deyiladi qutblangan.

Dielektrik molekulalarining tuzilishiga qarab, qutblanishning uch turi mavjud.

1. Elektron (deformatsiya) qutblanish. U qutbsiz dielektriklarda kuzatiladi. Tashqi maydon ta'sirida ushbu turdagi dielektrik molekulalar maydon bo'ylab yo'naltirilgan induktsiyalangan dipol momentlarga ega, ya'ni. vektor yo'nalishi bo'yicha (1.13-rasm, b). Ushbu qutblanishni o'rnatish vaqti taxminan 10-15 s.

2. Dipol (orientatsiya) qutblanish. U qutbli dielektriklarda kuzatiladi. Tashqi elektr maydon qutbli molekulalarning dipol momentlarini - qattiq dipollarni maydon kuchi vektori yo'nalishi bo'yicha yo'naltirishga intiladi. Bunga dipollarning tasodifiy tarqalishiga olib keladigan molekulalarning xaotik termal harakati oldini oladi. Maydon va issiqlik harakatining birgalikdagi ta'siri natijasida maydon bo'ylab dipol elektr momentlarining imtiyozli yo'nalishi paydo bo'ladi, bu kuchning oshishi va haroratning pasayishi bilan ortadi. Bu qutblanish 10-10 sekund vaqt oralig'ida o'rnatiladi.

3. Ion polarizatsiyasi. U ionli kristall panjaraga ega bo'lgan qattiq dielektriklarda uchraydi. Bunday dielektriklardagi tashqi elektr maydoni barcha musbat ionlarning maydon kuchayish vektori yo‘nalishida, barcha manfiy ionlarning esa teskari yo‘nalishda siljishiga olib keladi. Bu taxminan 10-13 soniyada sodir bo'ladi.

Dielektrik qutblanishning miqdoriy o'lchovi vektor deyiladi qutblanish yoki qutblanish vektori, kichik dielektrik hajmining dipol momentining ushbu hajmga nisbatiga teng:

(1.30)

elektr dipol momenti qayerda i-molekulalar; n- hajmdagi molekulalarning umumiy soni. Bu hajm shunchalik kichik bo'lishi kerakki, uning chegaralarida elektr maydonini bir xil deb hisoblash mumkin.

Kichik hajmda barcha molekulalar qutbsiz dielektrik elektr maydonida bir xil induksiyalangan elektr momentlarini oladi. Shuning uchun, qutbsiz dielektrikning elektr maydonidagi qutblanish kuchiga teng

Qayerda n 0 molekulalarning konsentratsiyasi (); o'lchovsiz miqdor deb ataladi dielektrik sezuvchanlik qutbsiz dielektrik ().

Polarizatsiya qutbli dielektrik

bu erda hamma uchun dipol moment vektorining o'rtacha qiymati n kichik hajmdagi dielektrik tarkibidagi molekulalar. Molekulalarning vektorlari - qattiq dipollar - mutlaq qiymatda bir xil bo'lib, faqat sohadagi yo'nalishlari bo'yicha farqlanadi. Juda kuchli elektr maydonida va etarlicha past haroratda barcha molekulalarning elektr momentlari vektorga deyarli parallel. Bunday holda, qutbli dielektrikning polarizatsiyasi maksimal qiymatga etadi:

Yuzlarda qutblanish natijasida d Elektr maydonida qo'shni dipollar tomonidan kompensatsiyalanmagan zaryadlar paydo bo'ladi. Bu uning sirtlaridan birida mavjudligiga olib keladi ijobiy zaryadlar va boshqa tomondan salbiy. Bu elektr zaryadlari deyiladi bog'liq.

Ikki cheksiz parallel qarama-qarshi zaryadlangan tekisliklar tomonidan yaratilgan yagona tashqi elektrostatik maydonga bir hil dielektrik plastinkasini kiritamiz (1.15-rasm). Maydon ta'sirida dielektrik polarizatsiyalanadi, ya'ni. zaryadlarning siljishi mavjud - musbatlar maydon bo'ylab, salbiy - maydonga nisbatan siljiydi. Natijada, dielektrikning o'ng tomonida sirt zichligi bilan musbat zaryadning ortiqcha bo'ladi, chap tomonda sirt zichligi bilan salbiy zaryadning ortiqcha bo'ladi. Chunki sirt zichligi Bog'langan zaryadlar tekisliklarning erkin zaryadlarining zichligidan kamroq bo'lsa, u holda butun maydon dielektrikning zaryadlari maydoni bilan to'ldirilmaydi: kuchlanish chiziqlarining bir qismi dielektrikdan o'tadi, boshqa qismi esa uzilib qoladi. bog'langan to'lovlar. Shunday qilib, dielektrikning polarizatsiyasi dastlabki tashqi maydonga nisbatan undagi maydonning zaiflashishiga olib keladi. Tashqi dielektrik maydon

Binobarin, bog'langan zaryadlarning paydo bo'lishi tashqi maydonga (erkin zaryadlar hosil qilgan maydon) qarshi qaratilgan qo'shimcha intensivlik maydoni (bog'langan zaryadlar tomonidan yaratilgan maydon) paydo bo'lishiga olib keladi va uni zaiflashtiradi. Dielektrik ichidagi hosil bo'lgan maydon kuchi moduli

Ikki kengaytirilgan zaryadlangan samolyot tomonidan yaratilgan maydonning kuchi (1.27) formula bilan aniqlanadi, shuning uchun

(1.32)

Bog'langan zaryadlarning sirt zichligini aniqlaymiz. Bir tomondan, (1.30) ga ko'ra, dielektrik plastinkaning umumiy dipol momenti plitaning maydoni qayerda, uning qalinligi. Boshqa tomondan, umumiy dipol moment har bir yuzning bog'langan zaryadining mahsulotiga va ular orasidagi masofaga teng, ya'ni. Shunday qilib, yoki

bular. bog'langan zaryadlarning sirt zichligi polarizatsiyaga teng.

(1.33) ifodani (1.32) ga almashtirib, (1.31) formulani hisobga olib, biz quyidagilarni olamiz:

shundan dielektrik ichidagi hosil bo'lgan maydonning kuchi teng

(1.34)

o'lchovsiz miqdor qayerda

chaqirdi o'rtacha o'tkazuvchanlik. (1.34) dan kelib chiqadiki, u dielektrikning tashqi maydonda qutblanish xususiyatini miqdoriy jihatdan tavsiflovchi elektr maydonining dielektrik tomonidan necha marta zaiflashishini ko'rsatadi. Ba'zi moddalarning dielektrik o'tkazuvchanligi jadvalda keltirilgan. 1.1.

1.1-jadval

(1.34) formuladan kelib chiqqan holda, intensivlik elektrostatik maydon muhitning xossalariga bog'liq: bir hil izotrop muhitda maydon kuchi ga teskari proportsionaldir. Dielektriklarning chegarasidan o'tuvchi intensivlik vektori keskin o'zgarib, elektrostatik maydonlarni hisoblashda qiyinchiliklar tug'diradi. Shuning uchun, intensivlik vektoriga qo'shimcha ravishda, maydon ham xarakterlanadi elektr siljishi vektori (elektr induksiyasi), bu elektr izotrop muhitdagi maydon kuchi vektori bilan quyidagi munosabat bilan bog'liq:

O'shandan beri (1.36). , ya'ni. dielektrik ichidagi elektr siljishi tashqi maydonning elektr siljishi bilan mos keladi.

Elektr siljish vektori nima bilan tavsiflanadi? Elektr maydoni dielektrikda ham erkin, ham bog'langan zaryadlar hosil bo'ladi. Intensivlik vektori hosil bo'lgan maydonni xarakterlaydi. Shu bilan birga, dielektrikdagi elektr maydonining asosiy manbai erkin zaryadlardir, chunki bog'langan zaryadlar maydoni dielektrik erkin zaryadlar tizimi maydoniga joylashtirilganda uning qutblanishi natijasida paydo bo'ladi. O'z navbatida, tegishli soha elektr zaryadlari bepul to'lovlarning qayta taqsimlanishiga olib kelishi va shunga mos ravishda ularning maydonini o'zgartirishi mumkin. Shuning uchun vektor erkin zaryadlar tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonni tavsiflaydi, lekin dielektrik mavjudligida mavjud bo'lgan kosmosda bunday taqsimot bilan.


Maydon grafik tarzda tasvirlangan elektr siljish liniyalari- har bir nuqtada teginishlari elektr siljish vektori yo'nalishi bo'yicha mos keladigan chiziqlar. Vektor chiziqlari har qanday zaryadda boshlanishi va tugashi mumkin - erkin va bog'langan, vektor chiziqlar esa - faqat bepul to'lovlar bilan. Bog'langan zaryadlar joylashgan maydon hududlari orqali elektr siljish chiziqlari uzilishlarsiz o'tadi.

Shakldan quyidagicha. 1.16, kuchlanish chiziqlari dielektrik-vakuum chegarasida uzilishga uchraydi ( A), elektr siljish chiziqlari uzluksiz bo'lib qoladi ( b). Elektr siljish liniyalarining uzluksizligi ma'lum bir zaryad taqsimoti uchun hisoblashni osonlashtiradi.

Dielektrikdagi elektrostatik maydon uchun Gauss teoremasi quyidagicha tuzilgan: dielektrikdagi elektrostatik maydonning ixtiyoriy yopiq sirt orqali o'tish vektorining oqimi ushbu sirt ichida joylashgan erkin elektr zaryadlarining algebraik yig'indisiga teng; bular.

(1.37)

Dielektrikdagi elektr maydoni uchun Gauss teoremasi. Kuchlanish vektori erkin va bog'langan zaryadlarda boshlanadi va tugaydi

Moddadagi maydon uchun elektr maydon induksiyasidan foydalanish qulay:

Diskret zaryad uchun

Uzluksiz to'lovlar uchun:

Maksvell tenglamasi

Elektr maydoni induksiya vektorining yopiq yuzasi orqali oqim bu sirt ichidagi umumiy erkin zaryadga teng.

jismoniy ma'no

Dala chiziqlari bepul to'lovlar bilan boshlanadi va tugaydi.

Dielektrik doimiyning ta'rifi maktab o'quv dasturida berilgan. Tafsilotlarga kirmasdan, uni tekis kondansatör zaryadi orqali aniqlash osonroq. Agar vakuumda tekis kondansatör olsak, uning har bir plastinkasining zaryadi (modul):

(1.4)

Bu erda e 0 - dielektrik o'tkazuvchanlik yoki vakuumning o'tkazuvchanligi, e 0 = 8,85 10 -12 F / m, S - har bir plastinkaning maydoni, d - plitalar orasidagi bo'shliq, U - ular orasidagi kuchlanish. . Maydonga bo'linib, s plastinkadagi zaryad zichligiga o'tsak, s = e 0 ·E ni olamiz.

Agar elektrodlararo bo'shliqqa dielektrik kiritilsa nima bo'ladi? Bularning barchasi zaryadlangan kondansatör manbaga ulangan yoki uzilganligiga bog'liq. Bog'langan kondansatkichda plitalar orasidagi kuchlanish majburiy ravishda saqlanadi, lekin har bir plastinkada zaryad yangi qiymatga oshadi Q m . Q m / Q 0 \u003d e nisbati materialning o'tkazuvchanligi deb ataladi. Ta'rifning o'zidan ko'rinib turibdiki, materialning o'tkazuvchanligi o'lchovsiz miqdordir. Plastinkadagi zaryad zichligiga o'tib, dielektrik holatida biz s = e 0 ·e·E ni olamiz.

Qo'shimcha to'lov qayerdan keladi? Zaryad manbadan oqishi aniq.

Manbadan uzilgan zaryadlangan kondansatörda vaziyat biroz boshqacha. To'lov o'zgarmaydi, chunki uning boradigan va oqadigan joyi yo'q. Bunday holda, boshqa parametr o'zgaradi. Ma'lum bo'lishicha, kondansatkichdagi kuchlanish pasayadi va shunga mos ravishda kondansatördagi maydon kuchi. Maydonning zaiflashuv koeffitsienti ulangan manba bilan zaryadning ko'payishi bilan bir xil bo'ladi, ya'ni. e ga teng.

Bu nima tufayli sodir bo'lmoqda? Keling, bu savolni batafsil ko'rib chiqaylik. Bu erda biz qutblanish tushunchasiga murojaat qilishimiz kerak.

Ma'lumki, molekulalar elektron qobiqlar bilan o'ralgan atomlardan iborat. Bunday holda, elektronlar molekula bo'ylab bir tekis taqsimlanishi mumkin yoki ular ba'zi atomlarda ham to'planishi mumkin. Birinchi holda, molekula qutbsiz deyiladi. Masalan, vodorod molekulasi yoki geliy atomi yoki benzol molekulasi.

Ikkinchi holda, molekulada musbat va manfiy zaryadga ega bo'lgan hududlar hosil bo'ladi. Agar molekulada bir tomonda musbat zaryadlar, ikkinchi tomonda manfiy zaryadlar joylashishi mumkin bo'lgan yo'nalishni ajratish mumkin bo'lsa, unda bunday molekula qutbli yoki dipol deyiladi. Bunga misol HCl molekulasi bo'lib, unda elektron vodorod atomidan xlor atomiga o'tadi, shu bilan xlor manfiy, vodorod esa musbat zaryadlanadi.

Elektr siljish vektori. Elektrostatik maydonning kuchi, avval olingan E=E 0 /e formulasidan kelib chiqqan holda, muhitning xususiyatlariga bog'liq: bir hil izotrop muhitda E maydon kuchi e ga teskari proporsionaldir. Intensivlik vektori E, dielektriklar chegarasidan o'tayotganda, keskin o'zgarishlarni boshdan kechiradi va shu bilan elektrostatik maydonlarni hisoblashda noqulaylik tug'diradi. Shuning uchun, intensivlik vektoriga qo'shimcha ravishda, maydonni elektr izotrop muhit uchun ta'rifi bo'yicha (1) ga teng bo'lgan elektr siljish vektori bilan ham tavsiflash kerak. e=1+th va P=the 0 E bo'lgani uchun elektr siljish vektori (2) ga teng. Elektr siljish birligi kvadrat metr uchun marjondir (C / m 2).

Keling, elektr siljish vektori nima bilan bog'lanishi mumkinligini bilib olaylik. Bog'langan zaryadlar dielektrikda erkin elektr zaryadlar tizimi tomonidan yaratilgan tashqi elektrostatik maydon ishtirokida hosil bo'ladi, ya'ni dielektrikda erkin zaryadlarning elektrostatik maydoni qo'shimcha bog'langan zaryadlar maydoni bilan jamlanadi. Dielektrikda hosil bo'lgan maydon E kuch vektori bilan tavsiflanadi va shuning uchun u dielektrikning xususiyatlariga bog'liq. D vektori erkin zaryadlar tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonni tavsiflaydi. Dielektrikda paydo bo'ladigan bog'langan zaryadlar maydon hosil qiluvchi erkin zaryadlarning qayta taqsimlanishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun D vektori erkin zaryadlar (ya'ni vakuumda) tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonni xarakterlaydi, lekin ularning kosmosda tarqalishi bilan, bu dielektrik ishtirokida.

E maydoniga o'xshab, D maydonini elektr siljish chiziqlari yordamida grafik tasvirlash kerak, ularning yo'nalishi va zichligi kuchlanish chiziqlari bilan bir xil tarzda o'rnatiladi.

E vektorining chiziqlari har qanday zaryadlarda boshlanishi va tugashi mumkin - erkin va bog'langan, D vektorining chiziqlari esa faqat erkin zaryadlarda. Bog'langan zaryadlar joylashgan maydon hududlari orqali D vektorining chiziqlari uzilishsiz o'tadi.

Har qanday yopiq sirt S uchun vektor D ning ushbu sirt orqali o'tishi .

bu yerda D n - D vektorning dS saytga perpendikulyar n birlikka proyeksiyasi.

Mavzu bo'yicha batafsil 2. Dielektrikdagi elektr maydoni uchun Gauss teoremasi. Dielektrik doimiy. Elektr siljish vektori va uning elektr maydon kuchiga aloqasi.:

  1. 2.2 Dielektriklarning elektr o'tkazuvchanligi, dielektrik yo'qotishlari, dielektrik o'tkazuvchanligi, dielektrik kuchi, dielektriklarning parchalanish turlari.
  2. 23. Elektr tokining organizmga ta'siri. Elektr shikastlanishi. Elektr tokining zarar etkazuvchi omil sifatidagi xususiyatlari.

Bir hil bo'lmagan elektr muhitida elektr hodisalarini o'rganish eng qiyin hisoblanadi. Bunday muhitda e turli qiymatlarga ega bo'lib, dielektriklar chegarasida keskin o'zgaradi. Faraz qilaylik, ikkita muhit orasidagi chegaradagi maydon kuchini aniqlaymiz: e 1 =1 (vakuum yoki havo) va e 2 =3 (suyuqlik - moy). Interfeysda vakuumdan dielektrikga o'tish vaqtida maydon kuchi uch marta kamayadi va kuch vektorining oqimi bir xil miqdorda kamayadi (12.25-rasm, a). Ikki vosita orasidagi interfeysdagi elektrostatik maydon kuchi vektorining keskin o'zgarishi maydonlarni hisoblashda ma'lum qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Gauss teoremasiga kelsak, bu sharoitda u odatda o'z ma'nosini yo'qotadi.

Bir-biriga o'xshamaydigan dielektriklarning qutblanish qobiliyati va intensivligi har xil bo'lganligi sababli, har bir dielektrikdagi maydon chiziqlari soni ham har xil bo'ladi. Ushbu qiyinchilikni maydonning yangi fizik xarakteristikasi, elektr induksiyasi D (yoki vektor) kiritish orqali bartaraf etish mumkin. elektr siljishi ).

Formulaga ko'ra

e 1 E 1 \u003d e 2 E 2 \u003d E 0 \u003d doimiy

Ushbu tengliklarning barcha qismlarini elektr doimiy e 0 ga ko'paytiramiz

e 0 e 1 E 1 = e 0 e 2 E 2 = e 0 E 0 =const

e 0 eE=D yozuvini kiritamiz, shunda oxirgidan oldingi munosabat shaklni oladi.

D 1 = D 2 = D 0 = konst

Dielektrikdagi elektr maydon kuchi va uning mutlaq o'tkazuvchanligi ko'paytmasiga teng bo'lgan D vektori deyiladi.elektr siljish vektori


(12.45)

    Elektr siljishining birligi kvadrat metr uchun kulon(C/m 2).

Elektr siljishi vektor miqdori bo'lib, uni quyidagicha ifodalash ham mumkin

D = e 0 E =(1+c)e 0 E = e 0 E + je 0 E = e 0 E+P


(12.46)

E kuchlanishdan farqli o'laroq, elektr siljishi D barcha dielektriklarda doimiydir (12.25-rasm, b). Shuning uchun bir jinsli bo'lmagan dielektrik muhitdagi elektr maydonini E intensivligi bilan emas, balki D ko'chish vektori bilan tavsiflash qulaydir. D vektori erkin zaryadlar (ya'ni vakuumda) tomonidan yaratilgan elektrostatik maydonni tavsiflaydi, lekin ularning dielektrik ishtirokida bo'lgan kosmosda taqsimlanishi bilan, chunki dielektriklarda paydo bo'ladigan bog'langan zaryadlar maydon hosil qiluvchi erkin zaryadlarning qayta taqsimlanishiga olib kelishi mumkin. .

Vektor maydoni maydon bilan bir xil tarzda elektr siljish chiziqlari bilan grafik tasvirlangan kuch chiziqlari bilan ifodalanadi.

Elektr almashtirish liniyasi Har bir nuqtadagi tangenslari elektr siljish vektori yo'nalishi bo'yicha mos keladigan chiziqlar.

E vektorining chiziqlari har qanday zaryadda boshlanishi va tugashi mumkin - erkin va bog'langan, vektorning chiziqlari esaD- faqat bepul to'lovlar bilan. Vektor chiziqlariDtaranglik chiziqlaridan farqli o'laroq uzluksizdir.

Elektr almashinish vektori ikkita muhit orasidagi interfeysda uzilishni boshdan kechirmaganligi sababli, biron bir yopiq sirt bilan o'ralgan zaryadlardan keladigan barcha induksiya chiziqlari unga kirib boradi. Shuning uchun, elektr siljish vektori uchun Gauss teoremasi bir jinsli bo'lmagan dielektrik muhit uchun o'z ma'nosini to'liq saqlab qoladi.

Dielektrikdagi elektrostatik maydon uchun Gauss teoremasi : elektr siljish vektorining ixtiyoriy yopiq yuzadan o'tadigan oqimi bu sirt ichida o'ralgan zaryadlarning algebraik yig'indisiga teng.


(12.47)

Elektrostatik maydonning kuchi, (88.5) ga binoan, muhitning xususiyatlariga bog'liq: bir hil izotrop muhitda, maydon kuchi. E ga teskari proportsionaldir. Kuchlanish vektori E, dielektriklarning chegarasidan o'tib, keskin o'zgarishlarga uchraydi va shu bilan elektrostatik maydonlarni hisoblashda noqulaylik tug'diradi. Shuning uchun, intensivlik vektoridan tashqari, maydonni tavsiflash ham zarur bo'lib chiqdi elektr siljish vektori, Bu elektr izotrop muhit uchun ta'rifi bo'yicha - ga teng.

D= 0 E.(89.1)

(88.6) va (88.2) formulalar yordamida elektr siljish vektorini quyidagicha ifodalash mumkin.

D= 0 E+P.(89.2)

Elektr siljish birligi kvadrat metr uchun marjondir (C / m 2).

Elektr siljishi vektori bilan nima bog'lanishi mumkinligini ko'rib chiqing. Bog'langan zaryadlar dielektrikda erkin elektr zaryadlar tizimi tomonidan yaratilgan tashqi elektrostatik maydon mavjudligida paydo bo'ladi, ya'ni dielektrikda erkin zaryadlarning elektrostatik maydoniga bog'langan zaryadlarning qo'shimcha maydoni qo'shiladi. Natija maydoni dielektrikda maydon kuchi vektori bilan tavsiflanadi E, va shuning uchun u dielektrikning xususiyatlariga bog'liq. Vektor D hosil bo'lgan elektrostatik maydonni tavsiflaydi bepul to'lovlar. Biroq, dielektrikda paydo bo'ladigan bog'langan zaryadlar maydon hosil qiluvchi erkin zaryadlarning qayta taqsimlanishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun vektor D yaratilgan elektrostatik maydonni xarakterlaydi bepul to'lovlar(ya'ni, vakuumda), lekin ularning kosmosda taqsimlanishi bilan, ya'ni dielektrik mavjudligida.

Maydon bilan bir xil E, maydon D bilan tasvirlangan elektr siljish liniyalari, yo'nalishi va zichligi keskinlik chiziqlari bilan bir xil tarzda aniqlanadi (79-§ ga qarang).

Vektor chiziqlariE har qanday zaryadda boshlanishi va tugashi mumkin - erkin va bog'langan, vektorning chiziqlari esaD - faqat bepul to'lovlar bilan. Bog'langan zaryadlar joylashgan maydon maydonlari orqali vektorning chiziqlari D uzluksiz o'tish.

O'zboshimchalik uchun yopiq sirt 5 ip vektori D bu sirt orqali

Dielektrikdagi elektrostatik maydon uchun Gauss teoremasi:

ya'ni dielektrikdagi elektrostatik maydonning siljish vektorining o'zboshimchalik bilan yopiq sirt orqali o'tishi, bu sirt ichidagi yopiq sirtning algebraik yig'indisiga teng. ozod elektr zaryadlari. Bu shaklda Gauss teoremasi bir jinsli va izotropik muhit uchun ham, bir jinsli va anizotrop muhit uchun ham elektrostatik maydon uchun amal qiladi.

Vakuum uchun D n = 0 E n (=1), keyin intensivlik vektorining oqimi E ixtiyoriy yopiq sirt orqali (qarang. (81.2)) hisoblanadi

Dala manbalaridan beri E muhitda ham erkin, ham bog'langan zaryadlar bo'lsa, maydon uchun Gauss teoremasi (81.2) E eng ichida umumiy ko'rinish yozishingiz mumkin

Shunga ko'ra, al-

Yopiq sirt bilan o'ralgan erkin va bog'langan zaryadlarning gebraik yig'indisi 5. Biroq, bu formula maydonni tavsiflash uchun qabul qilinishi mumkin emas. E dielektrikda, chunki u noma'lum maydonning xususiyatlarini ifodalaydi E bog'langan zaryadlar orqali, o'z navbatida, u bilan belgilanadi. Bu elektr siljish vektorini joriy etishning maqsadga muvofiqligini yana bir bor isbotlaydi.

QO‘NG‘IROQ

Bu xabarni sizdan oldin o'qiganlar bor.
Eng so'nggi maqolalarni olish uchun obuna bo'ling.
Elektron pochta
Ism
Familiya
Qo'ng'iroqni qanday o'qishni xohlaysiz
Spam yo'q