برای میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک

قدرت میدان الکترواستاتیک، با توجه به (88.5)، به خواص محیط بستگی دارد: در یک محیط ایزوتروپیک همگن، قدرت میدان متناسب با E. بردار تنش E، حرکت از طریق مرز دی الکتریک، تحت تغییر جهش مانند، در نتیجه ایجاد ناراحتی در محاسبات میدان های الکترواستاتیک است. بنابراین، معلوم شد که علاوه بر بردار تنش مشخص شده توسط یک میدان جابجایی الکتریکی، که برای یک محیط الکتریکی ایزوتروپیک، با تعریف، برابر است

با استفاده از فرمول ها (88.6) و (88.2)، بردار جابجایی الکتریکی را می توان بیان کرد

واحد جابجایی الکتریکی آویز در هر متر در یک مربع (CL / M 2) است.

در نظر بگیرید که می توانید بردار جابجایی الکتریکی را پیوند دهید. اتهامات مرتبط در یک دی الکتریک در حضور یک میدان الکترواستاتیک خارجی ایجاد شده توسط سیستم رایگان ظاهر می شود اتهامات برق، به عنوان مثال، یک زمینه اضافی از اتهامات مرتبط با یک دی الکتریک به میدان الکترواستاتیک اتهامات آزاد، قرار می گیرد. زمینه نتیجهدر دی الکتریک توسط بردار تنش E شرح داده شده است، و بنابراین آن را به خواص دی الکتریک بستگی دارد. بردار D توصیف زمینه الکترواستاتیک ایجاد شده توسط اتهامات رایگانبا این حال، اتهامات مرتبط با دی الکتریک می تواند باعث توزیع مجدد اتهامات آزاد شود که زمینه را ایجاد می کند. بنابراین، بردار D مشخص میدان الکترواستاتیک ایجاد شده توسط اتهامات رایگان(I.E. در خلاء)، اما با چنین توزیع در فضا، که است با دی الکتریک.

به طور مشابه، به عنوان میدان E، میدان D با استفاده از خطوط جابجایی الکتریکی، جهت و ضخامت آن به همان شیوه برای خطوط تنش تعریف می شود (به بند 79 مراجعه کنید).

بردار خطوطE. می تواند به اتهامات شروع و پایان یابد- رایگان و مرتبط، در حالی که خطوط بردارD - فقط در اتهامات آزاداز طریق مناطق زمینه ای که در آن هستند اتهامات مرتبط، خطوط بردار D قطع نمی شوند.

برای خودسرانه بستهسطح S.بردار جریان را از طریق این سطح

جایی که D N طرح برداری از بردار D به حالت عادی است پبه سایت dSقضیه Gaussian برای میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک:

i.E. جریان میدان الکترواستاتیک میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک از طریق یک سطح بسته دلخواه، برابر با میزان جبری زندانیان در این سطح است رایگاناتهامات الکتریکی در این فرم، قضیه Gauss برای میدان الکترواستاتیک برای هر دو محیط همگن و ایزوتروپیک و غیر یکنواخت و غیر یکنواخت معتبر است.

برای خلاء d n \u003d e 0 e n (e = 1)، سپس جریان بردار تنش E از طریق یک سطح بسته دلخواه (CP. C (81.2)) برابر است

از آنجا که منابع میدان E در محیط هر دو اتهام آزاد و مرتبط هستند، پس از آن، قضیه Gaussory (81.2) برای F-EI در فرم کلیتر می تواند نوشته شود

جایی که و - بر این اساس مقادیر جبری از اتهامات آزاد و مرتبط با آن تحت پوشش سطح بسته شده است . با این حال، این فرمول برای توصیف میدان E در یک دی الکتریک غیر قابل قبول است، زیرا خواص یک میدان ناشناخته E از طریق اتهامات مرتبط، که به نوبه خود توسط آن تعیین می شود، بیان می شود. این بار دیگر امکان پذیر بودن یک بردار جابجایی الکتریکی را ثابت می کند.

شرایط در مرز بخش از دو

رسانه دی الکتریک

رابطه بین بردارهای E و D را در رابط دو دی الکتریک ایزوتروپیک همگن (ثابت دی الکتریک که E 1 و E 2 را در نظر بگیرید، در نظر بگیرید در غیاب اتهامات آزاد در مرز.ساختن در نزدیکی مرزهای جداگانه دی الکتریک 1 و 2 کانتور مستطیلی کوچک بسته abcdaطول l.، آن را به عنوان نشان داده شده در شکل. 136. با توجه به قضیه (83.3) در گردش بردار E،

(نشانه های انتگرال برای auو سی دیمتفاوت است، از آنجا که مسیرهای ادغام مخالف هستند، و انتگرال ها توسط توطئه ها آفتاب.و دناچیز) از این رو

جایگزینی، با توجه به (89.1)، پیش بینی های بردار و پیش بینی های بردار D، به اشتراک گذاشته شده در EO £، ما دریافت می کنیم

در مرز بخش دو دی الکتریک (شکل 137)، ما یک سیلندر مستقیم از ارتفاع ناچیز را ساختیم که یک پایه در دی الکتریک اول است، دیگری در دوم است.

پایه های DS بسیار کوچک است که در هر یک از آنها، بردار D یکسان است. با توجه به قضیه گاوس (89.3)

(n و n نرمال "به پایه های سیلندر مخالف هستند). بنابراین

جایگزینی، با توجه به (89.1)، پیش بینی های بردار D پیش بینی های بردار E، ضرب شده توسط یک، ما دریافت می کنیم

بنابراین، هنگام تغییر از طریق مرز بخش دو رسانه دی الکتریک، جزء مماسی از بردار E (ET) و مولکول نرمال بردار D (D n) به طور مداوم تغییر می کند (پرش در حال انجام نیست) و طبیعی است جزء بردار E (EN) و جزء مماسی از بردار D (D T) تحت پرش قرار می گیرند.

از شرایط (90.1) - (90.4) برای اجزای بردارها E و D، به این معنی است که خطوط این بردارها آزمایش می شوند (Refracted). ما رابطه بین زوایای 1 و 2 (در شکل 138 E 2\u003e E 1) را پیدا خواهیم کرد. با توجه به (90.1) و (90.4)، e t 2 \u003d e t 1 و e 2 e n 2 \u003d e 1 e n 1. ما بردارهای E 1 و E 2 را در مرز بخش بر اجزای مماسی و طبیعی تجزیه می کنیم. از شکل 138 آن را دنبال می کند

با توجه به شرایط ثبت شده در بالا، ما قانون انکسار را به خطوط تنش E (و بنابراین خطوط جابجایی D)

این فرمول نشان می دهد که وارد دی الکتریک با یک ثابت دی الکتریک بیشتر، خطوط E و D از حالت طبیعی حذف می شوند.

صندلی EELLECTRICS

Segroesoelectrics - دی الکتریک، داشتن در محدوده دماي خاصي از قطبيت خودبخودی (خودبخودی)، به نحوي قطبي در نبود میدان الکتریکی خارجی. Segroelectrics شامل، به عنوان مثال، به طور دقیق مورد مطالعه I. V. Kurchatov (1903-1960) و P. P. Kaeko (1897-1954) Segnetova نمک NAKC4H4O6 × 4N2O (از آن و نام Ferroelectrics نام خود را به دست آورد) و تیتانیوم باریم واتویو 3.

در غیاب یک میدان الکتریکی خارجی، یک فرآورنده یک موزاییک از دامنه ها است - مناطق با جهت های مختلف قطبیت. این به طور گسترده ای در مثال تیتانات باریم نشان داده شده است (شکل 139)، جایی که فلش ها و نشانه ها ⊙، ⊕ نشان می دهد جهت بردار R. از آنجا که در حوزه های مجاور این جهت ها متفاوت است، سپس به طور کلی لحظه دو قطبی دی الکتریک صفر است هنگامی که شما وارد یک سنگ تراشی در میدان خارجی می شوید، لحظات دو قطبی دامنه های دامنه رخ می دهد و کل میدان الکتریکی حوزه هایی که رخ داده است، برخی از آنها را پشتیبانی می کند و پس از متوقف کردن زمینه خارجی. بنابراین، ferroelectrics مقادیر غیر طبیعی بزرگ ثابت دی الکتریک (برای یک نمک فروخته شده، به عنوان مثال، E max "10 4).

خواص Segroelectric بسیار وابسته به دما است. برای هر سنگ تراشی، دمای خاصی وجود دارد که بالاتر از آن است خواص غیر معمول ناپدید می شود و تبدیل به یک دی الکتریک معمولی می شود. این درجه حرارت نقطه کوری نامیده می شود (به افتخار فیزیک فرانسه Pierre Curie (1859-1906)). به عنوان یک قاعده، ferroelectrics تنها یک نقطه از کوری؛ استثنا تنها نمک segnetic (-18 و + 24 درجه سانتیگراد) و ایزومورفیک با ترکیب او است. در Segroelectrics در نزدیکی نقطه کوری، افزایش قابل توجهی در ظرفیت گرما ماده وجود دارد. تحول فرآورده های فراوانی به یک دی الکتریک معمولی که در نقطه کوری اتفاق می افتد، همراه با انتقال فاز جنس دوم است (نگاه کنید به بند 75).

نفوذپذیری دی الکتریک E (و در نتیجه حساسیت دی الکتریک æ) ferroelectrics بستگی به قدرت E-field در ماده دارد و برای سایر دی الکتریک ها، این مقادیر ویژگی های ماده است.

برای ferroelectrics فرمول (88.2) مورد احترام نیست؛ برای آنها، رابطه بین بردارهای قطبش (P) و تنش (E) غیر خطیو بستگی به مقادیر E در لحظات پیش از زمان دارد. در Segroelectricians، پدیده ای از هیسترزیس دی الکتریک ("تاخیر") وجود دارد. همانطور که در شکل دیده میشود. 140، با افزایش تنش میدان الکتریکی نانوایی، قطبش Rrastet، رسیدن به اشباع (منحنی 1). کاهش اندازه P اندازه Eproisitsy در منحنی 2، و در e \u003d 0 Segroinoelectric را حفظ قطب باقی مانده P 0 , به عنوان مثال، فروپاشی باقی مانده، در غیاب یک میدان الکتریکی خارجی قطبی شده است. برای از بین بردن قطبیت باقی مانده، لازم است که میدان الکتریکی جهت مخالف را اعمال کنید. S.به نام نیروی اجباری (از لات. Coercitio - Holding). بیشتر از E.تغییر، T. rتغییر در منحنی هیسترزیس 3petley.

یک مطالعه فشرده از ferroelectrics کشف آکادمی B. M. val (1903-1985) از خواص دی الکتریک ناهم زا تیتانات باریم بود. تیتانات باریم به علت پایداری شیمیایی و مقاومت مکانیکی بالا، و همچنین به دلیل حفظ خواص فراوانی، یک برنامه بزرگ علمی و فنی در محدوده دما وسیع (به عنوان مثال، به عنوان یک ژنراتور و گیرنده موج اولتراسونیک) یافت شده است. در حال حاضر، بیش از صد segroelectrics شناخته شده است، نه شمارش راه حل های جامد خود را. Segroesoelectrics نیز به طور گسترده ای به عنوان مواد با مقادیر زیادی از E (به عنوان مثال، در خازن) استفاده می شود.

این باید در مورد پیزوالکتریک - مواد بلورین ذکر شده است که در آن قطبش الکتریکی در جهت خاصی در مسیرهای خاصی رخ می دهد حتی در صورت عدم وجود یک میدان الکتریکی خارجی (اثر مستقیم پونه). همچنین یک اثر پیزوالکت معکوس وجود دارد - ظهور تغییر شکل مکانیکی تحت عمل میدان الکتریکی. در برخی از پیزوالکتریک، شبکه یونهای مثبت در حالت تعادل ترمودینامیکی نسبت به شبکه یونهای منفی تغییر می کند، زیرا نتیجه آن آنها حتی بدون میدان الکتریکی خارجی قطبی می شوند. چنین کریستال ها نامیده می شوند pyroelectricians. هنوز هم الکتریکی - دی الکتریک وجود دارد، پس از از بین بردن میدان الکتریکی خارجی (آنالوگ های الکتریکی آهن ربا دائمی)، این گروه مواد به طور گسترده ای در تکنیک و دستگاه های خانگی استفاده می شود.

قضیه گاوسی برای میدان الکتریکی در دی الکتریک. تنش بردار شروع می شود و به اتهامات آزاد و مرتبط به پایان می رسد

برای زمینه در ماده، راحت استفاده از القاء میدان الکتریکی است:

برای شارژ گسسته

برای اتهامات مداوم:

معادله ماکسول

جریان از طریق سطح بسته از بردار القایی میدان الکتریکی برابر با شارژ کامل رایگان در این سطح است.

معنی فیزیکی

خطوط برق شروع و پایان دادن به اتهامات آزاد.

تعیین ثابت دی الکتریک نیز در برنامه مدرسه ارائه شد. بدون رفتن به جزئیات، از طریق یک کندانسور صاف، آسان تر است. اگر شما یک خازن صاف در Vacuo مصرف کنید، اتهام هر یک از صفحه آن برابر با (ماژول) است:

(1.4)

جایی که e 0 یک ثابت دی الکتریک است یا ثابت دی الکتریک خلاء، E 0 \u003d 8.85 · 10 -12 F / M، S- منطقه هر یک از صفحات، D شکاف بین صفحات است، شما ولتاژ بین آنها است. تقسیم بر منطقه و تبدیل شدن به تراکم شارژ بر روی هواپیما، ما S \u003d e 0 · E را به دست می آوریم.

چه اتفاقی می افتد اگر دی الکتریک را در فضای interelectrode وارد کنید؟ این همه بستگی به این دارد که آیا کندانسور متهم به منبع متصل شده یا غیر فعال شده است. در کندانسور متصل، ولتاژ بین صفحات به زور پشتیبانی می شود، اما اتهام هر صفحه به مقدار جدید Q m افزایش می یابد. نسبت Q m / q 0 \u003d E ثابت دی الکتریک مواد نامیده می شود. از این تعریف، می توان دید که ثابت دی الکتریک ماده یک B E Z R است. رفتن به تراکم شارژ بر روی پوسته، در مورد دی الکتریک، ما به دست آوردن S \u003d e 0 · e e e e.

از کجا هزینه اضافی از کجا می آید؟ واضح است که شارژ از منبع خارج می شود.

در کندانسور شارژ شده از منبع جدا شده است، وضعیت تا حدودی متفاوت است. شارژ نمی تواند تغییر کند، زیرا او هیچ جایی برای جریان ندارد و هیچ جایی برای آمدن ندارد. در این مورد، پارامتر دیگری تغییر خواهد کرد. به نظر می رسد، ولتاژ در کندانسور کاهش می یابد و بر این اساس، قدرت میدان در کندانسور است. ضریب این زمینه همانند در صورت شارژ زمانی است که منبع متصل است، I.E. برابر با E است.

با توجه به آنچه اتفاق می افتد؟ این سوال را بیشتر در نظر بگیرید. در اینجا شما باید به مفهوم قطبش تبدیل شوید.

همانطور که شناخته شده است، مولکول ها از اتم های احاطه شده توسط پوسته های الکترونیکی تشکیل شده است. در عین حال، الکترونها می توانند به طور مساوی بر روی مولکول توزیع شوند و می توانند بر روی هر اتم تمرکز کنند. در مورد اول، آنها می گویند که مولکول Notolar است. یک مثال یک مولکول هیدروژن یا اتم هلیوم یا یک مولکول بنزن است.

در مورد دوم، مولکول مناطق با مثبت و شارژ منفی. اگر می توانید جهت را در مولکول انتخاب کنید، در حالی که یک طرف را می توان در یک طرف قرار داد اتهامات مثبتو از سوی دیگر، منفی، پس از آن چنین مولکول قطبی یا دو قطبی نامیده می شود. یک مثال، مولکول HCL، که در آن الکترون از یک اتم هیدروژن به اتم کلر حرکت می کند، به این ترتیب کلر شارژ منفی، و هیدروژن مثبت است.

جابجایی الکتریکی بردار. قدرت میدان الکترواستاتیک، به شرح زیر از فرمول قبلا به دست آمده E \u003d e 0 / ε، بستگی به خواص محیط دارد: در یک محیط ایزوتروپیک همگن، قدرت میدان E معکوس متناسب با ε است. بردار تنش E، هنگام حرکت در مرز دی الکتریک، یک تغییر پرش را تجربه کرد، در نتیجه باعث ناراحتی در محاسبه میدان های الکترواستاتیک شد. بنابراین، علاوه بر بردار تنش، لازم است که زمینه را با یک بردار جابجایی الکتریکی، که برای یک محیط الکتریکی ایزوتروپیک، با تعریف، مشخص شود (1). از آنجا که ε \u003d 1 + θ و p \u003d θε 0 E، بردار جابجایی الکتریکی (2) است. واحد جابجایی الکتریکی آویز در هر متر در یک مربع (CL / M 2) است.

بنابراین، که شما می توانید بردار جابجایی الکتریکی را پیوند دهید. اتهامات مرتبط در یک دی الکتریک در حضور یک میدان الکترواستاتیک خارجی تشکیل شده است که توسط سیستم اتهامات الکتریکی آزاد ساخته شده است. زمینه حاصل از دی الکتریک با یک بردار تنش E مشخص می شود و بنابراین به خواص دی الکتریک بستگی دارد. بردار D با یک میدان الکترواستاتیک مشخص می شود که توسط اتهامات آزاد ایجاد می شود. اتهامات مرتبط که در دی الکتریک رخ می دهد می تواند توزیع مجدد اتهامات آزاد را ایجاد کند که یک زمینه ایجاد می کند. بنابراین، بردار D میدان الکترواستاتیک را مشخص می کند که توسط اتهامات آزاد (I.E. در خلاء) ایجاد می شود، اما با چنین توزیع در فضا، که در حضور دی الکتریک موجود است.

به طور مشابه، به عنوان میدان E، میدان D باید به صورت گرافیکی با استفاده از خطوط جابجایی الکتریکی، جهت و تراکم آن و همچنین برای خطوط تنش نشان داده شود.

Vector E خط می تواند بر روی هر اتهامات - آزاد و مرتبط، در حالی که بردار D - فقط در هزینه های آزاد است. از طریق زمینه های زمینه که در آن اتهامات مربوطه وجود دارد، خطوط بردار D عبور می کنند بدون وقفه.

برای هر سطح بسته S Surface S از طریق این سطح .

جایی که D N طرح برداری از بردار D در واحد عمود بر روی سایت DS است.

بیشتر در موضوع 2. قضیه گاوس برای میدان الکتریکی در دی الکتریک. ثابت دی الکتریک. بردار جابجایی الکتریکی و ارتباط آن با قدرت میدان الکتریکی.:

1. 2.2 هدایت الکتریکی دی الکتریک، تلفات دی الکتریک، ثابت دی الکتریک، قدرت الکتریکی، انواع خرابی در دی الکتریک
2. 23. عمل الکتریکی الکتریکی بر روی بدن. الکتریک ویژگی های فعلی الکتریکی به عنوان عامل آسیب پذیر.