§ 6. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

В диэлектриках количество ионов и электронов (в единице объема), способных перемещаться в пределах объема тела, очень мало, поэтому при внесении диэлектрика в электрическое поле перераспределение этих Зарядов не производит заметного эффекта. Существенное значение имеет воздействие электрического поля на связанные заряды, имеющиеся в атомах и молекулах диэлектрика.

Рассмотрим сначала действие электрического поля на простейшую систему зарядов — диполь (рис. III.19).

Если поле однородное, то силы равны и, следовательно, на диполь действует момент пары сил:

Эта формула может быть записана в виде векторного произведения:

где вектор электрического момента диполя.

В однородном поле составляют «пару сил».

Если же диполь находится в неоднородном поле, то силы не будут равны и тогда кроме момента на диполь будет действовать равнодействующая сил и равная их разности. Очевидно, эта сила будет сообщать диполю поступательное движение в направлении возрастания напряженности поля; величина будет пропорциональна степени неоднородности гюля в данном месте.

Рис. III.19

Момент действующий на диполи, стремится ориентировать их вдоль напряженности поля (рис. III. 19). В этом состоянии силы «деформируют» диполь, т. е. увеличивают расстояние между зарядами. Диполи называются жесткими, если силы, связывающие заряды между собой, значительно больше сил, действующих со стороны внешнего электрического поля. Такие диполи в электрическом поле не испытывают заметной деформации. Диполи называются упругими, если они во внешнем электрическом поле заметно деформируются, т. е. изменяют а следовательно, и момент При удалении поля упругие диполи возвращаются в начальное состояние.

Допустим, что рассматриваемый диэлектрик состоит из молекул, которые во внешнем электрическом поле ведут себя как диполи, т. е. обладают некоторым электрическим моментом Выделим единичный объем и составим векторную сумму моментов всех молекул (диполей) этого объема:

В отсутствие внешнего поля тепловое движение создает полный беспорядок в ориентировках диполей, поэтому Если же диэлектрик вводится в электрическое поле, то на его молекулы действует момент сил, ориентирующий их вдоль напряженности поля. Этой ориентировке препятствует беспорядочное тепловое движение, однако в среднем проекция векторов на направление поля будет отлична от нуля, поэтому Очевидно, вектор зависит от напряженности внешнего поля и температуры диэлектрика.