К другим разделам курса физики, электротехники

Электротехника

Примеры решения задач
Ядерная физика
Законы Ома
Лабораторные работы
Электротехника

Лабораторные

Материалы
Задачи по физике

Методика выполнения лабораторных работ по электротехнике

Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются векторной величиной , которая называется поляризованностью. У большого класса диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков) поляризованность   линейно зависит от напряженности поля .

Если диэлектрик изотропный, то :

,

(3)

где kB - диэлектрическая восприимчивость вещества;

 - электрическая постоянная в системе СИ,  = 8,85 . 10-12 ( Ф/м ). Потери в магнитопроводе. Классификация потерь. При работе электрической машины в ее активных материалах возникают потери энергии. К ним относятся магнитные потери в стали магнитопровода и электрические потери в проводниках обмоток. При вращении машины возникают механические потери, вызываемые трением. Кроме того, имеют место добавочные потери в обмотках и в стали магнитопровода.

Рис. 1. Схема поляризации диэлектрика

Для установления количественных закономерностей поля в диэлектрике создадим при помощи двух бесконечных, параллельных и разноименно заряженных плоскостей А и В (рис.1) однородное электрическое поле напряженностью .

Под действием поля диэлектрик поляризуется. Положительные заряды смещаются по полю, а отрицательные - против поля. В результате этого на правой грани будет избыток положительных зарядов, с поверхностной плотностью (+s‘). На левой грани диэлектрика будет избыток отрицательных зарядов с поверхностной плотностью (-s‘). Эти нескомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называются связанными. Так как поверхностная плотность s‘ связанных зарядов меньше плотности  свободных зарядов плоскостей, то не все поле  компенсируется полем зарядов диэлектрика. Часть линий напряженности  проходит сквозь диэлектрик, другая же часть обрывается на связанных зарядах.

Следовательно поляризация диэлектриков вызывает уменьшение (ослабление) в нем поля, по сравнению с первоначальным внешним полем.

Итак, появление связанных зарядов приводит к возникновению электрического поля (поля, создаваемого связанными зарядами), которое направлено против внешнего поля  (поля, создаваемого свободными зарядами), и ослабляет его.

Модуль напряженности результирующего поля внутри диэлектрика:

.

(4)

Модуль напряженности поля, создаваемого связанными зарядами:

.

(5)

Так как поверхностная плотность связанных зарядов ‘ равна поляризованности Р, то

.

(6)

Подставляя модуль Р из выражения (3) в выражение (6), получим:

.

(7)

Решая совместно (4) и (7) получим выражение для модуля напряженности результирующего поля внутри диэлектрика в следующем виде:

.

(8)

Безразмерная величина

(9)

называется диэлектрической проницаемостью среды.

Диэлектрическая проницаемость среды  показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, внесенным в это поле.

Для вакуума  = 1, для диэлектриков составляет несколько единиц (например, для парафина = 2,0, а у слюды = 6,5).

Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков  >> 1 (до 104 ).

Зависимость напряженности поля от свойств среды создает сложности при расчете полей. В частности, проходя через границу диэлектриков, вектор напряженности E претерпевает скачкообразное изменение. В связи с этим, для удобства расчетов вводят еще одну характеристику, а именно, вектор  электрического смещения (электрической индукции), который по определению равен:

(10)

или, что тоже самое

(11)

Вектором  описывается электрическое поле, создаваемое свободными зарядами, т.е. поле в вакууме. В отличие от напряженности поля, электрическая индукция не зависит от диэлектрических свойств среды, что значительно упрощает расчеты полей в диэлектриках.

Особое место среди диэлектрических материалов занимают сегнетоэлектрики.


На главную сайта Dvoika.net