Диэлектрики в электрическом поле

Видео: Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Урок 57

Диэлектрики в электрическом поле ведут себя согласно своему внутреннему строению. Их еще называют непроводниками, поскольку, как известно, они представляют собой вещества, не проводящие практически электрический ток. В них не содержатся свободные носители заряда, которые были бы способны перемещаться внутри данного диэлектрика.

Молекула - это мельчайшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Она же, в свою очередь, сама состоит из атомов с положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. Молекулы в целом являются нейтральными. Как гласит теория ковалентных связей, образованные в них одна или несколько пар электронов, становясь для соединяющихся атомов общими, обеспечивают устойчивость молекул.

Для каждого из типа зарядов - положительных (ядер) и отрицательных (электронов) – существует точка, которая как бы является для них «центром тяжести» (электрическим). Эти точки получили название полюсов молекулы. В случае совпадения в молекуле электрических центров тяжести разноименных зарядов: положительных и отрицательных - она будет неполярной (не имеющей дипольного момента).

Видео: Диэлектрики в электрическом поле

Строение молекулы может быть несимметричным, скажем, в ней может быть два разнородных атома, тогда в некоторой степени должно произойти смещение общей пары электронов по направлению одного из атомов. Понятно, что в этом случае неравномерное распределение разноименных зарядов (положительных и отрицательных) внутри молекулы приведет к несовпадению их электрических центров тяжести. Полученную молекулу называют полярной или обладающей дипольным моментом.

Основным свойством диэлектриков является их способность к поляризации.
Диэлектрики в электрическом поле поляризуются. Это означает, что в их атомах электроны начинают двигаться по вытянутым орбитам. В итоге одни их поверхности оказывается отрицательно заряженными, другие – положительно. Таким образом возникает электрическое поле в диэлектриках, которое, соответственно, называют внутренним. То есть на диэлектрики одновременно воздействуют электрические поля (внешнее и внутреннее), которые при этом противоположно направлены.

Видео: 1.6. Диэлектрики в электрическом поле

Результирующее электрическое поле имеет напряженность, равную разности напряженностей большего и меньшего из полей. Надо отметить, что напряженность поля в диэлектрике, независимо от его вида, всегда меньше, чем напряженность электрического внешнего поля, которое вызвало его поляризацию.

Интенсивность поляризации находится в прямо пропорциональной зависимости от диэлектрической проницаемости диэлектрика. Чем она меньше, тем менее интенсивно происходит в диэлектрике поляризация и тем сильнее в нем электрическое поле.

Заряды появляются не только на поверхности, но и на концах диэлектрика, но их переход при контакте с электродом невозможен, поскольку непроводник притягивается к электроду кулоновскими силами.

Диэлектрики в электрическом поле, если оно сильное и его напряженность возможно увеличивать, при определенных значениях напряженности начнут пробиваться, то есть от атома начнут отрываться электроны. Это приведет к процессу ионизации диэлектриков, вследствие чего они станут проводниками.

Видео: Проводники и диэлектрики в электрическом поле часть 2

Величину напряженности внешнего поля, которая приводит к пробою диэлектрика, называют ее пробивной напряженностью. А соответствующее предельное напряжение, при котором диэлектрик пробивается – напряжением пробоя. Известно еще одно название предельного напряжения – электрическая прочность диэлектрика.

Необходимо заметить, что только диэлектрики в электрическом поле имеют внутреннее поле, которого в основном исчезает, если снимается внешнее.