Dielectricile într-un câmp electric se comportă diferit decât un dirijor, deși au ceva în comun. Dielectricii diferă de conductori prin faptul că nu dispun de suporturi gratuite. Totuși, sunt acolo, dar în număr foarte mic. În conductoare, astfel de suporturi de încărcătură sunt electronii care se deplasează liber de-a lungul laturii cristaline a metalelor. Dar în dielectrică, electronii sunt strâns legați de atomii lor și nu se pot mișca liber.
Atunci când un dielectric este introdus într-un câmp electric, electrificarea are loc atât în el, cât și într-un conductor. Diferența dintre dielectric este că electronii nu se pot mișca liber în jurul volumului, așa cum se întâmplă în conductori. Dar, sub influența unui câmp electric extern în moleculă a materialului dielectric, apare o anumită deplasare a sarcinilor. Schimbările pozitive de-a lungul direcției câmpului și negativul versus. Ca urmare, suprafața primește o anumită încărcare. Procesul de formare a unei încărcări pe suprafața dielectricilor sub acțiunea unui câmp electric se numește polarizarea unui dielectric.
Dar, atunci când îl introduceți într-un câmp electric extern, dipolii, adică molecula, tind să se întoarcă pe câmp. Se pare că încărcarea pozitivă a dipolului anterior privește negativul următor. În consecință, se compensează reciproc. Dar aici dipolii situați în apropierea suprafeței însăși nu sunt o pereche. Astfel se formează încărcări legate necompensate pe suprafața materialului. Pe de o parte, pozitivul și celălalt sunt negative. Dar acest lucru este împiedicat de mișcarea termică a moleculelor.
Figura 1 - polarizarea unui dielectric polar
Figura 2 - polarizarea unui dielectric nepolar
Încărcarea pe suprafața dielectricilor, spre deosebire de încărcările induse în conductori, nu poate fi separată de suprafață. Când câmpul electric este îndepărtat, polarizarea dispare. Taxele redistribuite din nou în volumul materiei.
Intensitatea câmpului nu poate fi mărită fără limită. Întrucât, la o anumită valoare, încărcăturile se vor schimba atât de mult încât se produce o schimbare structurală a materialului, cu alte cuvinte, o defalcare a dielectricului. În acest caz, își pierde proprietățile izolante.
Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că un conductor închis gol nu protejează cavitatea în sine decât de încărcături și câmpuri externe. Dacă vom aduce sarcini în cavitate, atunci va exista un câmp electric (chiar dacă în conductor câmpul ar trebui să fie încă zero).
Mai mult, câmpul total lângă conductor este perpendicular pe suprafața sa și este egal cu
unde s este densitatea sarcinilor induse (presupunem că conductorul ca întreg nu este încărcat).
În practică, trebuie să rezolvăm următoarea problemă. Unele câmpuri externe sunt date. Un conductor cu o anumită formă este introdus în el. Trebuie să găsim distribuția încărcărilor induse asupra ei și acele modificări din domeniul total din afara dirijorului la care conduc. Densitatea sarcinii la un anumit potențial al conductorului este determinată de curbura suprafeței: s crește cu curbura în creștere (convexitate) și scade cu curbura negativă (concavitate) crescătoare.
Dacă suprafața conductorului are cavități și bulgări, densitatea de suprafață a sarcinilor va fi diferită în diferite puncte de pe suprafața conductorului. În cazul în care există o convexitate, în special punctul, densitatea sarcinii va fi mai mare decât în cazul în care există o depresiune (a se vedea figura 2.6).
Fig. 2.6. Distribuția sarcinilor de-a lungul suprafeței unui conductor de formă complexă
Figura 2.7 prezintă experiența investigării distribuției sarcinilor pe suprafață și în volumul unui conductor. Încărcarea electrică este distribuită pe suprafața conductorului. dar nu în domeniul său de aplicare. Acest lucru este demonstrat prin utilizarea unei mingi metalice și a două emisfere, cu care poate fi înconjurat. După încărcarea balonului, electrometrul indică prezența unei încărcări pe suprafața acestuia. Dacă atingi mingea cu o altă minge formată din două emisfere, atunci taxa este distribuită între ambele mingi. Dacă închideți bilele încărcate în interiorul emisferelor, atunci întreaga încărcare de pe bile se scurge spre emisferă și, după deschiderea lor, electrometrul arată absența unei încărcări reziduale pe minge.
Densitatea încărcărilor pe suprafața unui conductor de formă complexă este diferită în diferite puncte ale suprafeței sale: cu cât este mai mare curbura suprafeței, cu atât este mai mare densitatea sarcinii. Atingem o minge de testare metalică din diferite părți ale suprafeței unui conductor de formă complexă, constând dintr-o suprafață cilindrică și două conice și apoi contactul electrometrului. În acest caz, practic nu există o abatere a acului electrometrului după ce bila atinge partea concavă a corpului, o mică abatere după atingerea părții cilindrice și maximă - când vârful părții convexe a corpului atinge.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: