Каков физический смысл диэлектрической проницаемости среды

Диэлектрическая проницаемость, величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле. В соотношении D = eЕ, где Е — напряжённость электрического поля, D — электрическая индукция в среде, Д. п. — коэффициент пропорциональности e. В большинстве диэлектриков при не очень сильных полях Д. п. не зависит от поля Е. В сильных электрических полях (сравнимых с внутриатомными полями), а в некоторых диэлектриках (например, сегнетоэлектриках) в обычных полях зависимость D от Е — нелинейная. По физическому смыслу диэлектрическая проницаемость — количественная мера интенсивности процесса поляризации. Поляризация представляет собой смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля.

Рассмотрим простейший случай диэлектрической среды, где все поле заполнено однородным диэлектриком. В этом случае e=const, a=const и могут быть вынесены за знак производной:

divD=diveE=edivE=r

divE=- 2 j=

Это значит, что при заданном распределении свободных зарядов потенциал и напряженность в однородном диэлектрике в e раз меньше напряженности и потенциала в вакууме. Что часто бывает положено в основу всей теории диэлектриков.

7 БИЛЕТ. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности дляплотности тока. ЗаконОма винтегральной и дифференциальной формах.Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца.

Пло́тность то́ка — векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности тока и всюду ортогональности ее плоскости сечения, через которое вычисляется или измеряется ток, величина вектора плотности тока:

где I — сила тока через поперечное сечение проводника площадью S

Силой тока называется физическая величина , равная отношению количества заряда , прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени [1] :

.

Таким образом в каждой точке пространства выполняется условие

,которое является дифференциальной формой уравнения непрерывности.
Если токи постоянны, то все электрические величины не зависят от времени и в уравнении непрерывности нужно положить равным нулю. Тогда , следовательно, в случае постоянного тока вектор j не имеет источников. Это означает, что линии тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются, т. е. они замкнуты.

ЗаконОма винтегральной и дифференциальной формах. — зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением., E – напряжённость тока, j – плотность тока.

Закон Джоуля Ленца — Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

Закон Видемана-Франца. Металлы обладают как большой электропроводностью, так и высокой теплопроводностью.Видеманом и Францем в 1853 г. экспериментально установлен закон, согласно которому отношение теплопроводности () к удельной проводимости () для всех металлов при одной и той же температуре одинаково и увеличивается пропорционально термодинамической температуре:

где  — постоянная, не зависящая от рода металла.

8 БИЛЕТ.Электродвижущаясила источника тока. Правило Кирхгофа

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда, согласно которому ни в одной точке проводника не должны накапливаться или исчезать заряды.

Первое правило Кирхгофа можно сформулировать и так: количество зарядов, приходящих в данную точку проводника за некоторое время, равно количеству зарядов, уходящих из данной точки за то же время.

Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома. Второе правило Кирхгофа — в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура.

Вектор поляризации можно представить так:

где α — поляризуемость молекул; . — диэлектрическая восприимчивость — макроскопическая безразмерная величина, характеризующая поляризацию единицы объема.

Следовательно, и у результирующего поля E изменяется, по сравнению с E0, только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается без изменения.

В векторной форме результирующее поле можно представить так:

Результирующая электростатического поля в диэлектрике равна внешнему полю, деленному на диэлектрическую проницаемость среды ε:

Величина . характеризует электрические свойства диэлектрика. Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε -величина, показывающая, во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме:

С учетом этого обстоятельства, при наличии диэлектрической среды, мы должны поправить все полученные нами в прошлых разделах формулы, например теорема Гаусса:

или закон Кулона:

График зависимости напряженности поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической проницаемости двух сред (ε1 и ε2), показан на рис. 1.4.5.

Как видно из рисунка, напряженность поля E изменяется скачком при переходе из одной среды ε1 в другую ε2.

Читайте также:

  1. Анализаторы человека. Психофизический закон Вебера-Фехнера.
  2. Биологический смысл агрессии
  3. Биологический смысл условного рефлекса
  4. Вероятностный смысл волн де Бройля.
  5. Влияние смысловой организации на запоминание
  6. Вопрос №48. Проблема смысла человеческого бытия.
  7. Вопрос. «Производственная сетка» и изокванта. Предельная норма технологического замещения факторов производства. Изокоста и ее экономический смысл.
  8. Гармонический психофизический инфантилизм
  9. Геометрический и механический смысл моментов
  10. Геометрический и физический смысл производной.
  11. Геометрический смысл
  12. Геометрический смысл дифференциала.

Закон Кулона.

Рис. 1. Схема взаимо­дей­ствия точечных зарядов

Закон Кулона – закон о взаимодействии точечных зарядов: сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2 в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропор­ци­ональна квадрату расстояния между ними:

, (1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения. В системе СИ

,

— электрическая постоянная.

Сила F называется кулоновской силой, она является силой притяжения, если заряды имеют разные знаки (рис.1), и силой отталкивания, если заряды одного знака.

Если электрические заряды поместить внутрь диэлектрика, то сила электрического взаимодействия уменьшается в соответствии с выражением:

, (2)

где — диэлектрическая проницаемость среды, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия точечных зарядов в диэлектрике меньше силы их взаимодействия в вакууме.

Значения диэлектрической проницаемости для некоторых веществ

№ ппВеществоe
Вода81,0
Слюда7,0
Стекло7,0
Трансформаторное масло2,2
Парафин2,0
|следующая лекция ==>
Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд и его свойства|Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции полей

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 4106 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Оцените статью
Добавить комментарий