Электрическое поле в диэлектриках АВТФ весна 2011 г. Лектор А.П. Чернышев. - презентация

1 Электрическое поле в диэлектриках АВТФ весна 2011 г. Лектор А.П. Чернышев

2 Поле внутри диэлектрика Заряды, входящие в состав молекул диэлектрика, называются связанными. Заряды, которые хотя и находятся в пределах диэлектрика, но не входят в состав его молекул, а также заряды, расположенные за пределами диэлектрика, называются сторонними.

3 - поле сторонних зарядов - поле связанных зарядов

4 Микроскопическое или истинное поле в диэлектрике Микроскопическое поле изменяется со временем:

5 Макроскопическое поле в диэлектрике После усреднения по физически малому объёму имеем В вакууме

6

7 Объемные и поверхностные связанные заряды Объём тонкого цилиндра равен Этот объём имеет дипольный момент

8 С макроскопической точки зрения рассматриваемый объем эквивалентен диполю, образованному зарядами +σ / ΔS иσ / ΔS, отстоящими друг от друга на расстоянии l: P=σ / ΔS l

9 Приравняв друг другу два выражения, получим

10 Объёмные связанные заряды Рассмотрим неоднородный изотропный диэлектрик ΔS – воображаемая малая площадка n – количество зарядов одинакового знака в единице объёма

11

12 Отсюда или

13 Поток вектора поляризованности Возьмём замкнутую поверхность внутри диэлектрика, тогда связанный заряд, прошедший наружу через поверхность S, равен:

14 Заряд, оставшийся внутри, получим из условия электронейтральности:

15 Приравняв оба выражения, получим

16 Вектор электрического смещения D По теореме Гаусса

17 Подставляя выражение для связанного заряда, получим или

18 Введем новый вектор: Поскольку После подстановки имеем

19 Диэлектрическая проницаемость среды Теперь теорему Гаусса для диэлектриков можно записать в виде Здесь ρ – объёмная плотность сторонних зарядов

20 Закон Кулона в диэлектриках

21 Граничные условия для индукции, напряженности и потенциала электростатического поля на поверхности раздела диэлектриков. На границе диэлектриков не изменяются: 1.Тангенциальная составляющая E 2.Нормальная составляющая D

22 Доказательство Для тангенциальной составляющей E:

23 Доказательство (продолжение) если

24 Поскольку, то

25 Доказательство для нормальной составляющей D

26 или

27 Закон преломления линий электрического смещения

28 Сегнетоэлектрики (ферроэлектрики) Это группа веществ, которые могут обладать спонтанной поляризованностью в отсутствие внешнего поля. 1.ε - бывает порядка нескольких тысяч 2.Зависимость P от E не является линейной 3.Наблюдается явление гистерезиса 4.Остаточная поляризованность P r 5.Коэрцитивная сила E c 6.Домены и точка Кюри. Сегнетова соль -15 С и С

29 Петля гистерезиса

30 Сегнетова соль Типичный представитель сегнетоэлектриков сегнетова соль, двойная соль винной кислоты KNaC 4 H 4 O 6 ·4Н 2 О

31 Фазовый переход в точке Кюри. Параэлектрик

32 -