33) Поняття про діелектричної проникності

Діелектрична проникність середовища абсолютна - коефіцієнт, що входить в математичний запис закону Кулона і рівняння зв'язку векторовелектріческой індукції і напруженості електричного поля [1]. Абсолютну діелектричну проникність εa (від англ. Absolute - абсолютний) представляють [2] у вигляді твору εa = εr ε0 відносної діелектричної проникності середовища εr (від англ. Relative - відносний; εr для стислості часто називають просто діелектричної проникністю і позначають ε) і електричної постійної ε0.

Діелектрична проникність середовища відносна - фізична величина. характеризує властивості ізолюючої (діелектричної) середовища і показує, у скільки разів сила взаємодії двох електричних зарядів в цьому середовищі менше, ніж у вакуумі. Відносна діелектрична проникність εr є безрозмірною величиною, обумовлена ​​ефектом поляризації діелектриків під дією електричного поля і визначається характеризує цей ефект величиною діелектричної сприйнятливості середовища. Значення εr вакууму дорівнює одиниці, для реальних середовищ εr> 1. Для повітря і більшості інших газів в нормальних умовах значення εr близько до одиниці в силу їх низької щільності. У статичному електричному полі для більшості твердих або рідких діелектриків значення εr лежить в інтервалі від 2 до 8, для води значення εr досить висока, близько 80. Значення εr велике для речовин з молекулами, що володіють великим електричним дипольним моментом. Значення εrсегнетоелектріков становить десятки і сотні тисяч.

34) Умови на межі поділу діелектриків.

На поверхні розділу двох діелектриків з різними абсолютними діелектричними проницаемостями e1 і e2 (рис. 1.3) рівні між собою дотичні складові напруженості поля

і нормальні складові вектора електричного зміщення

Тут індекс 1 відноситься до першого діелектрика, а індекс 2 - до другого.

Умови (1.13) і (1.14) можна представити і в такому вигляді

З даних граничних умов можна отримати ще одну умову - умова заломлення ліній поля при переході їх з одного діелектрика в інший:

.

q1 і q2 - кути між вектором напруженості (або зсуву) і нормалями до кордону розділу середовищ.

При цьому, якщо вектор напруженості перпендикулярний до межі поділу, то електричне зміщення не змінюється при переході з одного середовища в іншу, а напруженість поля змінюється стрибком.

При переході через кордон розділу двох діелектриків електричний потенціал не зазнає стрибків.

35) Рівновага зарядів на провідниках. Поле поблизу поверхні зарядженого провідника

Носії заряду в провіднику здатні переміщатися під дією як завгодно малої сили. Тому для рівноваги зарядів на провіднику необхідне виконання наступних умов:

Напруженість поля всюди всередині провідника повинна дорівнювати нулю,

Відповідно до (8.2) це означає, що потенціал всередині провідника повинен бути постійним).

2. Напруженість поля на поверхні провідника повинна бути в кожній точці спрямована по нормалі до поверхні:

Отже, в разі рівноваги зарядів поверхня провідника буде еквіпотенційної.

Якщо проводить тілу повідомити деякий заряд q, то він розподілиться так, щоб дотримувалися умови рівноваги. Уявімо собі довільну замкнуту поверхню, повністю укладену в межах тіла. При рівновазі зарядів поле в кожній точці всередині провідника відсутнє; тому потік вектораелектріческого зміщення через поверхню дорівнює нулю. Згідно з теоремою Гаусса сума зарядів всередині поверхні також буде дорівнює нулю. Це справедливо для поверхні будь-яких розмірів, проведеної всередині провідника довільним чином. Отже, при рівновазі ні в якому місці усередині провідника не може бути надлишкових зарядів - усі вони розподіляться по поверхні провідника з деякою густиною о.

Оскільки в стані рівноваги усередині провідника надлишкових зарядів немає, видалення речовини з деякого обсягу, взятого всередині провідника, ніяк не відіб'ється на стані рівноваги розташуванні зарядів. Таким чином, надлишковий заряд розподіляється на підлогою провіднику так само, як і на суцільному, т. Е. По його зовнішній поверхні.

На поверхні порожнини в стані рівноваги надлишкові заряди розташовуватися не можуть. Цей висновок випливає також з того, що однойменні елементарні заряди, що утворюють даний заряд q, взаємно відштовхуються і, отже, прагнуть розташуватися на найбільшій відстані один від одного.

Уявімо собі невелику циліндричну поверхню, утворену нормалями до поверхні провідника і підставами величини dS, одне з яких розташоване всередині, а інше поза провідника (рис. 24.1). Потік вектора електричного зміщення через внутрішню частину поверхні дорівнює нулю, так як всередині провідника Е, а значить і D, дорівнює нулю. Поза провідника в безпосередній близькості до немунапряженность поля Е спрямована по нормалі до поверхні. Тому для виступаючої назовні бічній поверхні циліндра а для зовнішнього підстави (зовнішнє підставу передбачається розташованим дуже близько до поверхні провідника). Отже, потік зміщення через розглянуту поверхню дорівнює. де D - величина зміщення в безпосередній близькості до поверхні провідника. Усередині циліндра міститься сторонній заряд (- щільність заряду в даному місці поверхні провідника). Застосувавши теорему Гаусса, отримаємо: Звідси випливає, що напруженість поля поблизу поверхні провідника дорівнює