Диэлектрики в электрическом поле
Диполь в однородном электрическом поле.
На каждый из зарядов диполя действуют силы: и . Эти силы противоположно направлены и создают момент пары сил – вращающий момент: , где М – вращающий момент F – силы, действующие на диполь d – плечо сил l – плечо диполя p – дипольный момент E – напряжённость - угол между p и Е q – заряд Под действием вращающего момента, диполь повернётся и установится по направлению линий напряжённости. Векторы p и Е будут параллельны и однонаправлены.
Диполь в неоднородном электрическом поле.
Вращающий момент есть, значит диполь повернётся. Но силы будут неравны, и диполь будет двигаться туда, где сила больше. - градиент напряжённости. Чем выше градиент напряжённости, тем выше боковая сила, которая стаскивает диполь. Диполь ориентируется вдоль силовых линий.
Собственное поле диполя.
Но . Тогда: .
Пусть диполь находится в точке О, а его плечо мало. Тогда: . Формула получена с учётом: Таким образом разность потенциалов зависит от синуса половинного угла, под которым видны точки диполя, и проекции дипольного момента на прямую, соединяющие эти точки.
Диэлектрики в электрическом поле.
Диэлектрик – вещество, не имеющее свободных зарядов, а значит и не проводящее электрический ток. Однако на самом же деле проводимость существует, но она ничтожно мала. Классы диэлектриков: ¾ с полярными молекулами (вода, нитробензол): молекулы не симметричны, центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают, а значит, они обладают дипольным моментом даже в случае, когда электрического поля нет. ¾ с неполярными молекулами (водород, кислород): молекулы симметричны, центры масс положительных и отрицательных зарядов совпадают, а значит, они не имеют дипольного момента при отсутствии электрического поля. ¾ кристаллические (хлорид натрия): совокупность двух подрешёток, одна из которых заряжен положительно, а другая – отрицательно; в отсутствии электрического поля суммарный дипольный момент равен нулю.
Поляризация – процесс пространственного разделения зарядов, появления связанных зарядов на поверхности диэлектрика, что приводит к ослаблению поля внутри диэлектрика. Способы поляризации: 1 способ – электрохимическая поляризация: На электродах – движение к ним катионов и анионов, нейтрализация веществ; образуются области положительных и отрицательных зарядов. Ток постепенно уменьшается. Скорость установления механизма нейтрализации характеризуется временем релаксации – это время, в течение которого ЭДС поляризации увеличится от 0 до максимума от момента наложения поля. = 10-3-10-2 с. 2 способ – ориентационная поляризация:
На поверхности диэлектрика образуются некомпенсированные полярные, т.е. происходит явление поляризации. Напряжённость внутри диэлектрика меньше внешней напряжённости. Время релаксации: = 10-13-10-7 с. Частота 10 МГц.
3 способ – электронная поляризация:
Характерна для неполярных молекул, которые становятся диполями. Время релаксации: = 10-16-10-14 с. Частота 108 МГц.
4 способ – ионная поляризация:
Две решётки (Na и Cl) смещаются относительно друг друга. Время релаксации: =10-8-10-3с. Частота 1 КГц
5 способ – микроструктурная поляризация: Характерен для биологических структур, когда чередуются заряженные и незаряженные слои. Происходит перераспределение ионов на полупроницаемых или непроницаемых для ионов перегородках. Время релаксации: =10-8-10-3с. Частота 1 КГц
Числовые характеристики степени поляризации: 1) вектор поляризованности . Измеряется в Кл/л 2) относительная диэлектрическая проницаемость раз 3) Дисперсия – зависимость от частоты.
Электрический ток – это упорядоченное движение свободных зарядов в веществе или в вакууме. Условия существования электрического тока: 1. наличие свободных зарядов 2. наличие электрического поля, т.е. сил, действующих на эти заряды Сила тока – величина, равная заряду, который проходит через любое поперечное сечение проводника за единицу времени (1 секунду) Измеряется в Амперах. n – концентрация зарядов q – величина заряда S – площадь поперечного сечения проводника - скорость направленного движения частиц.
Скорость движения заряженных частиц в электрическом поле небольшая – 7*10-5 м/с, скорость распространения электрического поля 3*108 м/с.
Плотность тока – величина заряда, проходящего за 1 секунду через сечение в 1 м2. . Измеряется в А/м2.
- сила, действующая на ион со стороны эл поля равна силе трения - подвижность ионов - скорость направленного движения ионов =подвижность, напряжённость поля
Удельная проводимость электролита тем больше, чем больше концентрация ионов, их заряд и подвижность. При повышении температуры возрастает подвижность ионов и увеличивается электропроводность.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (511)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |