Номер 1, страница 44, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Какие вещества являются диэлектриками?

1. Какие вещества являются диэлектриками?

Диэлектриками, или электрическими изоляторами, называют вещества, которые очень плохо проводят электрический ток. В отличие от проводников (например, металлов), в которых имеется большое количество свободных носителей заряда, в диэлектриках практически все заряженные частицы (электроны и ионы) прочно связаны со своими атомами или молекулами и не могут свободно перемещаться по всему объему вещества.

Основное свойство диэлектриков проявляется при их помещении во внешнее электрическое поле. Вместо того чтобы проводить ток, диэлектрик поляризуется. Поляризация — это процесс смещения связанных зарядов или ориентации дипольных молекул под действием электрического поля. В результате этого на поверхностях диэлектрика, обращенных к источникам внешнего поля, возникают связанные (поляризационные) заряды. Эти заряды создают собственное внутреннее электрическое поле, направленное против внешнего, что приводит к ослаблению суммарного поля внутри диэлектрика.

Существует два основных типа диэлектриков в зависимости от строения их молекул:

1. Полярные диэлектрики. Они состоят из молекул, которые изначально обладают дипольным моментом (то есть центры распределения положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают). Примерами являются вода ($H_2O$), аммиак ($NH_3$). В отсутствие внешнего поля эти диполи ориентированы хаотично, но под действием поля они выстраиваются преимущественно вдоль его силовых линий.

2. Неполярные диэлектрики. Они состоят из атомов или молекул, которые в отсутствие внешнего поля не имеют дипольного момента. При помещении в электрическое поле происходит деформация электронных оболочек и ядер, в результате чего у каждой молекулы появляется наведенный (индуцированный) дипольный момент. Примерами являются инертные газы (He, Ne), водород ($H_2$), кислород ($O_2$), полиэтилен.

Способность диэлектрика ослаблять электрическое поле характеризуется его диэлектрической проницаемостью $\varepsilon$. Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз напряженность электрического поля $\text{E}$ в диэлектрике меньше напряженности поля в вакууме $E_0$: $E = \frac{E_0}{\varepsilon}$. Для вакуума $\varepsilon = 1$, для всех диэлектриков $\varepsilon > 1$.

Примерами диэлектриков являются: твердые вещества (стекло, фарфор, керамика, слюда, резина, большинство пластмасс, таких как полиэтилен и тефлон, сухая бумага, сухое дерево); жидкие вещества (дистиллированная вода, трансформаторное масло, керосин); газообразные вещества (воздух, азот, углекислый газ, инертные газы). Идеальным диэлектриком считается вакуум.

Ответ: Диэлектриками являются вещества, которые практически не проводят электрический ток из-за отсутствия в них свободных носителей заряда. При помещении в электрическое поле они поляризуются, ослабляя это поле внутри себя. Примерами диэлектриков служат стекло, резина, пластмассы, дистиллированная вода, сухой воздух и многие другие вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях.