Номер 4, страница 44, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Как ведет себя диэлектрик в электрическом поле?

4. Диэлектрик — это вещество, в котором практически отсутствуют свободные носители заряда (электроны или ионы), способные перемещаться по всему объему. Поэтому, в отличие от проводников, диэлектрики не проводят электрический ток (или проводят его очень плохо).

Когда диэлектрик помещают во внешнее электрическое поле, в нем происходит явление, называемое поляризацией. Суть поляризации зависит от строения молекул диэлектрика.

1. Полярные диэлектрики. Состоят из полярных молекул, которые изначально представляют собой электрические диполи (центры распределения положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают). В отсутствие внешнего поля эти диполи из-за теплового движения ориентированы хаотично, и их суммарное поле равно нулю. Под действием внешнего электрического поля на диполи начинает действовать вращающий момент, который стремится повернуть их вдоль силовых линий поля.

2. Неполярные диэлектрики. Состоят из неполярных молекул, у которых в отсутствие поля центры положительных и отрицательных зарядов совпадают, и дипольный момент равен нулю. Во внешнем электрическом поле происходит деформация молекул: электронные облака смещаются против поля, а ядра — по полю. В результате каждая молекула превращается в индуцированный (наведенный) диполь, вытянутый вдоль поля.

В обоих случаях результатом поляризации является то, что диэлектрик в целом приобретает дипольный момент. На его поверхностях, обращенных к внешним зарядам, создающим поле, появляются нескомпенсированные связанные заряды: на одной поверхности — положительные, на другой — отрицательные.

Эти связанные заряды создают внутри диэлектрика собственное электрическое поле $E'$, направленное навстречу внешнему полю $E_0$. В результате результирующее электрическое поле $\text{E}$ внутри диэлектрика оказывается ослабленным по сравнению с внешним полем:

$E = E_0 - E'$

Степень ослабления поля характеризуется диэлектрической проницаемостью среды $\epsilon$ (эпсилон). Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрике меньше, чем напряженность внешнего поля в вакууме:

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

Для любого диэлектрика $\epsilon > 1$.

Ответ: При внесении диэлектрика в электрическое поле происходит его поляризация — ориентация существующих или образование наведенных молекулярных диполей вдоль поля. В результате поляризации внутри диэлектрика возникает внутреннее электрическое поле, направленное против внешнего, что приводит к ослаблению результирующего электрического поля в его объеме.