КісітКнєу Імені Вадима Гетьмана
Реферат №1
З фізики
На тему: «Діелектрики в електричному полі»
Роботу виконав Роботу прийняв
Студент 292ї групи Викладач з физики
Міхальов.М.СДемченко.О.О
Діелектрики - речовини, що погано проводять електричний струм і питомий опір яких становить 108...1017Ом·см. У таких речовинах заряди не можуть пересуватися з однієї частини в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в склад атомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою.
За агрегатним станом діелектрики поділяють на:
газоподібні (більшість газів);
рідкі (гліцерин, олія, хімічно чиста вода);
тверді (пластмаси, скло, полімерні смоли).
У діелектрикахнемає «вільних» електронів, тому вони не проводять струм.
Є два основнітипидіелектриків:
1) Полярнідіелектрикискладаються з полярних молекул, диполів, тобто «здвоєнихелектричнихполюсів», які за відсутностізовнішнього поля розташовані хаотично. Приклади: дистильована вода, кам’янасіль.
2) Неполярнідіелектрикискладаються з нейтральних молекул.
Зовнішнє поле чинить орієнтуючудію на диполі в полярномудіелектрику.
Піддієюзовнішнього поля позитивні заряди в молекуліречовинизсуваються в один бік, електрони — в інший. Деформуючадія поля перетворюємолекули неполярного діелектрика на диполі.
Процесиреагуваннядіелектриків на зовнішнєелектричне поле називаютьсяполяризацієюдіелектрика. Усерединідіелектрика, вміщеного в електричне поле напруженістю , виявляєтьсяелектричне поле. Йогонапруженість , де — напруженістьполяризаційнихзарядів; .
Фізична величина, щохарактеризуєослаблення поля в діелектрикупорівняноіззовнішнімполем, називається діелектричноюпроникністю , ; , лишедля вакууму та повітря .
Розглянемо атом водню.Додатній заряд зосереджений в центрі атома. Електронрухаєтьсянавколо ядра з великою швидкістю: один оберт за 10 –15 с. Цедаєпідставувважати, що центр розподілувід”ємного заряду припадає на середину атома, тобтозбігається з додатньозарядженим ядром.
Теперрозглянемо молекулу кухонноїсоліNaCl. Атом Naмає один валентнийелектрон, слабо зв”язаний з атомом, а Cl – сімвалентнихелектронів. Під час утвореннямолекулиClзахоплюєвалентнийелектронNa. Обидванейтральніатомиперетворились на систему з двохіонівпротилежнихзнаків.
Центр розподілудодатнього заряду припадає на іоннатрію, а від”ємного на іон хлора, тобтоутворюєтьсяелектричний диполь (твердий).
Електричним диполем наз. нейтральну в цілому систему двоходнакових за модулем і протилежних за знаком точковихзарядів, щоперебувають на де-якійвідстані один від одного.
Отже, діелектрикиможнаподілити на таківиди:
Неполярні – щоскладаються з атомівабо молекул, у якихцентрирозподілудодатніх і від”ємнихзарядівзбігаються (інертні гази, кисень, водень).
Полярні – щоскладаються з молекул, у якихцентрирозподілудодатніх і від”ємнихзарядів не збігаються (спирт, вода, сіль,…).
Поляризацією діелектрика називають зміщення додатніх і від”ємнихзв”язаних зарядів діелектрика в протилежні боки під дією електричного поля.
В полярному діелектрикутепловийрухзумовлюєхаотичнуорієнтаціюелектричнихдиполів. На поверхні і в об”ємідіелектрикаелектричний заряд рівний нулю. І напруженістьелектричного поля рівна нулю.
Помістимодіелектрик в одноріднеелектричне поле (міждвомаметалевими пластинами). З боку електричного поля на диполь буде діяти сила, яка прагнерозвернути диполь вздовжсиловихліній поля.
Білядодатньоїпластини на поверхнідіелектрикавиникаютьвід”ємні заряди диполів, а білявід”ємної – додатні. Тому на поверхнідіелектрикавиникаєзв”язаний заряд. В об”ємізв”язаний заряд рівний нулю.
В неполярному діелектрикупіддією поля молекулидеформуються і їхможнарозглядати як пружніелектричнідиполі.
Отже, діелектрик, вміщений в електричне поле, поляризується.
Електричне поле поляризаційнихзарядівзавждиспрямованеназустрічзовнішньому полю, тому зовнішнє поле всерединідіелектрикапослаблюється (але не компенсуєтьсяповністю, як у провідниках), а поблизудіелектрика поле спотворюється.
3. Зв”язаний заряд створює в діелектрикуелектричне поле Е1, щоспрямоване проти напруженостізовнішнього поля зарядів на пластинах Е0. Через це поле всерединідіелектрикапослаблюється. Напруженістьрезультуючого поля становить:
Е = Е0 – Е1.
Для характеристики електричнихвластивостейдіелектрикавводятьфізичну величину – діелектричнупроникливість.
Напруженістьелектричного поля точкового заряду абозарядженоїкулі, яківміщені в одноріднийдіелектрик:
Закон Кулона для зарядівводнорідномудіелектрику:
Молекула діелектрика, як і молекула будь-якої іншої речовини, електрично нейтральна. Це означає, що сумарний негативний заряд електронів рівний сумарному позитивному заряду ядер.
Якщо в молекули під час відсутності зовнішнього електричного поля центри ваги позитивного й негативного зарядів збігаються, тобто дипольний момент молекули, то такі молекули називаються неполярними. До них відносяться молекулиH2, O2, N2.
Молекули, у яких під час відсутності зовнішнього поля центри ваги позитивних і негативних зарядів не збігаються, тобто існує дипольний момент, називаються полярними. До них відносяться H2O, CO, NH, HCl, SO4, и др
.
Іонні кристали (NaCl, KBr, KCl) мають кристалічну будову. У вузлах просторової решітки розташовані із чергуванням іони різних знаків. В іонних кристалах не можна виділити окремі молекули. Їх потрібно розглядати як систему двох підрешіток – позитивної й негативної.
Кристалічна решітка кухонної солі
Перелік літератури:
- http://www.bog5.in.ua/lection/electrics_lect/lect5_el_ukr.html
- http://subject.com.ua/dovidnik/physics/87.html
- https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B8
- https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA
- http://www.refine.org.ua/pageid-4408-1.html
- http://moyaosvita.com.ua/fizuka/dielektriki-v-elektrostatichnomu-poli-mexanizm-polyarizaci%D1%97-dielektrikiv/
- Фізика. В.Ф.Дмітрієва