Номер 4, страница 337 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 12. Разность потенциалов. Энергия электростатического поля. Параграф 61. Диэлектрики в электростатическом поле. Вопросы - номер 4, страница 337.

Условие.

4. Чему равна результирующая напряжённость $\vec{E}$ электростатического поля внутри диэлектрика?

Решение.

4. При помещении диэлектрика во внешнее электростатическое поле с напряжённостью $\vec{E_0}$ происходит явление поляризации. Поляризация — это ориентация имеющихся или возникновение индуцированных дипольных моментов у молекул вещества вдоль силовых линий внешнего поля.

В результате поляризации на поверхностях диэлектрика, перпендикулярных вектору $\vec{E_0}$, появляются связанные (нескомпенсированные) заряды. Эти заряды создают внутри диэлектрика собственное (внутреннее) электрическое поле $\vec{E'}$, направленное противоположно внешнему полю $\vec{E_0}$.

Результирующая напряжённость $\vec{E}$ электростатического поля внутри диэлектрика является векторной суммой напряжённости внешнего поля $\vec{E_0}$ и напряжённости внутреннего поля связанных зарядов $\vec{E'}$:

$\vec{E} = \vec{E_0} + \vec{E'}$

Так как векторы $\vec{E_0}$ и $\vec{E'}$ направлены в противоположные стороны, модуль результирующего поля равен разности модулей этих полей:

$E = E_0 - E'$

Таким образом, внешнее электростатическое поле ослабляется внутри диэлектрика. Степень ослабления поля характеризуется диэлектрической проницаемостью вещества $\varepsilon$ (безразмерная величина). Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз напряжённость поля внутри однородного диэлектрика меньше напряжённости поля в вакууме.

Результирующая напряжённость поля внутри диэлектрика связана с напряжённостью внешнего поля соотношением:

$E = \frac{E_0}{\varepsilon}$ или в векторной форме $\vec{E} = \frac{\vec{E_0}}{\varepsilon}$

Поскольку для всех диэлектриков $\varepsilon > 1$, напряжённость поля внутри диэлектрика всегда меньше напряжённости внешнего поля.

Ответ: Результирующая напряжённость электростатического поля внутри диэлектрика $\vec{E}$ равна векторной сумме внешнего поля $\vec{E_0}$ и внутреннего поля $\vec{E'}$, созданного связанными зарядами. Она направлена так же, как и внешнее поле, но ослаблена в $\varepsilon$ раз (где $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость вещества): $\vec{E} = \frac{\vec{E_0}}{\varepsilon}$.