Номер 4, страница 424 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 75. Диэлектрики в постоянном электрическом поле. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 4, страница 424.

Условие.

4. Что называют диэлектрической проницаемостью?

Решение.

3. Когда диэлектрик вносят во внешнее электрическое поле, он поляризуется. Процесс поляризации заключается в смещении связанных зарядов внутри вещества под действием поля. В диэлектриках нет свободных носителей заряда, как в проводниках, но есть связанные заряды — электроны и ядра атомов, а также ионы в кристаллических решетках.

Существует два основных механизма поляризации:

• У неполярных диэлектриков (молекулы которых не имеют собственного дипольного момента, например, $O_2$, $N_2$) под действием внешнего поля происходит смещение электронных оболочек относительно ядер. Каждая молекула приобретает индуцированный дипольный момент, ориентированный по полю.
• У полярных диэлектриков (молекулы которых являются постоянными диполями, например, $H_2O$) внешнее поле ориентирует эти диполи преимущественно в направлении поля, преодолевая их хаотическое тепловое движение.

В результате поляризации на поверхностях диэлектрика возникают нескомпенсированные связанные заряды. Эти заряды создают собственное внутреннее электрическое поле ($E_{внутр}$), которое направлено навстречу внешнему полю ($E_{внешн}$).

Таким образом, результирующее поле ($E$) внутри диэлектрика является векторной суммой внешнего и внутреннего полей и оказывается ослабленным по сравнению с внешним полем:

$E = E_{внешн} - E_{внутр}$

Ответ: Диэлектрик ослабляет электрическое поле внутри себя. Это происходит из-за явления поляризации, в результате которого в диэлектрике создается внутреннее электрическое поле, направленное противоположно внешнему.

4. Диэлектрической проницаемостью среды (обозначается греческой буквой эпсилон, $\epsilon$) называют безразмерную физическую величину, которая является количественной характеристикой способности вещества ослаблять электрическое поле.

Она показывает, во сколько раз модуль напряженности электрического поля ($E$) в однородной среде (диэлектрике) меньше, чем модуль напряженности внешнего поля в вакууме ($E_0$):

$\epsilon = \frac{E_0}{E}$

Также диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз сила кулоновского взаимодействия ($F$) между двумя точечными зарядами в данной среде меньше, чем сила их взаимодействия ($F_0$) в вакууме на том же расстоянии:

$\epsilon = \frac{F_0}{F}$

Диэлектрическая проницаемость вакуума принята равной единице ($\epsilon = 1$). Для всех остальных веществ $\epsilon > 1$. Чем больше значение $\epsilon$, тем сильнее диэлектрик ослабляет электрическое поле и тем лучше его изолирующие свойства.

Ответ: Диэлектрическая проницаемость — это физическая величина, показывающая, во сколько раз напряженность электрического поля (или сила взаимодействия зарядов) в данной среде меньше, чем в вакууме.