Номер 3, страница 405 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 87. Диэлектрики в электростатическом поле. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 3, страница 405.

Условие.

3. Как действует внешнее электростатическое поле на молекулы неполярного диэлектрика?

Решение.

Молекулы неполярного диэлектрика (например, водорода $H_2$, кислорода $O_2$, метана $CH_4$) в отсутствие внешнего электрического поля симметричны. В них центры распределения положительных зарядов (атомных ядер) и отрицательных зарядов (электронных облаков) совпадают. Поэтому собственным электрическим дипольным моментом такие молекулы не обладают.

Когда неполярный диэлектрик помещают во внешнее электростатическое поле с напряженностью $\vec{E}_{внеш}$, на заряды внутри каждой молекулы начинают действовать кулоновские силы. Сила, действующая на положительные заряды, направлена вдоль вектора напряженности поля, а сила, действующая на отрицательные заряды, — в противоположную сторону.

Под действием этих сил происходит деформация молекулы: положительные заряды смещаются по полю, а отрицательные — против поля. Молекула вытягивается, и центры распределения положительных и отрицательных зарядов перестают совпадать. В результате молекула превращается в электрический диполь. Такой диполь, образовавшийся под действием внешнего поля, называют индуцированным или наведенным.

Каждая молекула приобретает индуцированный дипольный момент $\vec{p}$, который направлен вдоль внешнего поля $\vec{E}_{внеш}$. Величина этого дипольного момента для не слишком сильных полей прямо пропорциональна напряженности поля: $\vec{p} = \alpha \vec{E}_{внеш}$, где $\alpha$ — коэффициент, называемый поляризуемостью молекулы.

Массовое появление у молекул диэлектрика индуцированных дипольных моментов, ориентированных по полю, называется поляризацией диэлектрика. В результате поляризации внутри диэлектрика возникает собственное электрическое поле, направленное против внешнего поля, что приводит к ослаблению результирующего электростатического поля в веществе.

Ответ: Внешнее электростатическое поле деформирует молекулы неполярного диэлектрика, смещая их положительные и отрицательные заряды в противоположных направлениях. В результате этого каждая молекула приобретает индуцированный дипольный момент и становится электрическим диполем, ориентированным по направлению поля, что приводит к поляризации всего вещества.