Діелектрична проникність. діелектрики
Діелектрична проникність як параметр матеріалу характеризує поведінку в електричному полі зарядів речовини пов'язаних в атоми, молекули, кристали (не вільна). При впливі на матеріал зовнішнього електричного поля з напруженістю Епустоти. має щільність потоку електричного зміщення Dвнешн = # 949; 0 Епустоти. в ньому відбувається поляризація (зміщення (r) пов'язаних зарядів, (q) відповідно до їх знаком і напрямком поля). Поляризацію позначають вектором поляризації Р. Вектор поляризації Р дорівнює сумі дипольних моментів (q × r) в одиниці об'єму матеріалу (V) і спрямований проти зовнішнього поля:
В результаті поляризації напруженість поля в матеріалі зменшується з Епустоти до Ематеріала. Тому потік електричного зміщення впливає на матеріал поля можна прирівняти сумою двох векторів:
називається діелектричною проникністю матеріалу і позначається # 949; .
Звичайна форма запису, що зв'язує зовнішній потік електричного зміщення Dвнешн з напруженістю поля в матеріалі Ематеріала. випливає з (1.3) і (1.4) і виглядає як:
У порожнечі немає частинок, які могли б поляризуватися (q = 0), тому Р = 0, а діелектрична проникність # 949; = 1. Для порожнечі:
Таким чином, можна дати наступні визначення діелектричної проникності:
1). Діелектрична проникність, # 949; є мірою поляризації речовини в електричному полі (див. 1.4).
2) Діелектрична проникність, # 949; - це міра ослаблення поля в речовині в порівнянні із зовнішнім полем; її значення показує у скільки разів поле в речовині слабкіше поля від того ж джерела в вакуумі (див. 1.7).
3) Діелектрична проникність, # 949; є також мірою ємності, яку може створити діелектрик. Значення діелектричної проникності речовини, # 949; можна визначити як відношення ємності конденсатора з даною речовиною (діелектриком) до ємності конденсатора тих же розмірів, діелектриком якого є вакуум (див. нижче).
Для отримання кількісних результатів при виконанні завдання необхідно згадати, що заряд будь-якого пристрою - q є твір ємності цього пристрою C на прикладена до пристрою напруга U:
Якщо ємність визначається по відношенню до землі, потенціал якої приймається рівним нулю, замість напруги U використовується значення "потенціалу" (j) того тіла, ємність якого визначається.
Для розрахунку ємності необхідно чітко уявити конфігурацію поля в розраховується пристрої.
У завданнях по темі 1 використовуються електричні поля наступних конфігурацій:
Нижче наводиться опис цих полів і необхідні для розрахунку формули.
В плоско-паралельному поле еквіпотенціальні поверхні (поверхні рівного потенціалу, поверхні рівня) представляють собою паралельні площині, а лінії потоку зміщення D, збігаються з напрямом вектора напруженості поля E, - паралельні один одному і перпендикулярні цим площинах.
поле напруженість Е
однакова у всіх точках.