Энергия взаимодействия системы зарядов

• Потенциальная энергия заряда q2

• Энергия взаимодействия системы зарядов

В формуле присутствует множитель ½, так как при суммировании по всем i и k от 1 до n энергия взаимодействия пар зарядов учитывается дважды.i ≠ k, так как в случае i = k заряд взаимодействует сам с собой.

Микро- и макрополя. Проводники и диэлектрики.

Заряды (+ –)

• связанные – входят в состав атомов (молекул),

под действием эл. поля они могут смещаться из положения равновесия, но не могут покинуть молекулу (атом);

• сторонние или свободные

- не входят в состав атомов (молекул), но находятся в пределах диэлектрика,

- заряды вне диэлектрика

Микроскопическое или истинное поле – суперпозиция (результат) поля сторонних зарядов (Естор) и поля связанных зарядов (Есвяз):

Микроскопическое поле сильно изменяется в пределах межмолекулярных расстояний (т.е. в пространстве) и во времени, рассчитать такое поле нереально.

Поэтому под электрическим полем в веществе понимают усредненное микрополе, которое называется макроскопическим полем:

Проводники и диэлектрики

• Проводники – это вещества, в которых свободные заряды перемещаются под действием электрического поля.

• Металлы (свободные заряды: электроны) – проводники первого рода

• Электролиты и ионизированный газ (свободные заряды: положительные и отрицательные ионы) – проводники второго рода, в них при протекании тока есть перенос вещества.

• Диэлектрики (изоляторы) – это вещества, не способные проводить электрический ток.

Идеальных изоляторов в природе нет.

Удельное сопротивление диэлектриков в 1015 ÷ 1020 раз больше, чем у проводников.

Диэлектрики содержат положительные и отрицательные связанные заряды, входящие в состав атомов и молекул.

Линейные размеры молекул и атомов порядка нескольких ангстрем (1Å = 10^-10м).

Молекула в целом электрически нейтральна, тем не менее, она может иметь электрические свойства.

Все положительные заряды молекул (атомов) можно заменить одним суммарным зарядом + q, помещенным в некоторую точку, называемую центром тяжести положительных зарядов ,

отрицательных зарядов

Диполь в электрическом поле

● Диполь находится в однородном электрическом поле (E = const).

На диполь действует пара сил |F1| = |F2| = F . Вращающий момент

Вращающий момент М стремится повернуть диполь и установить его так, чтобы

• Поле неоднородное (E ≠ const), то помимо вращающего момента на диполь действует сила

Под действием этой силы диполь стремится переместиться в область наибольшей напряженности Е электрического поля.

Поляризация диэлектриков

– процесс ориентации диполей или появления под действием внешнего электрического поля Е0 ориентированных по полю диполей.

В зависимости от типа диэлектриков будет различаться вид поляризации.

Неполярные диэлектрики: электронная (деформационная) поляризация.

Во внешнем электрическом поле Е0 электронная орбита деформируется, то есть заряды неполярной молекулы смещаются в противоположные стороны и у молекулы появляется дипольный момент р.

• Если поле и диэлектрик однородные, то в объеме диэлектрика происходит компенсация положительных и отрицательных зарядов, и суммарный заряд равен нулю.

• На поверхности

Диэлектрика возникают

поляризационные

(связанные) заряды

С поверхностными

плотностями – σ´ и + σ´.

Если поле неоднородное,