Номер 3, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. § 47*. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 188.

Условие.

3. Что происходит в диэлектрике, помещённом во внешнее электрическое поле?

Решение.

При помещении диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит его поляризация. Это явление заключается в ориентации или смещении связанных электрических зарядов внутри вещества, в результате чего диэлектрик приобретает электрический дипольный момент. Механизм поляризации зависит от типа диэлектрика.

Поляризация неполярных диэлектриков

Молекулы неполярных диэлектриков (например, азот $N_2$, метан $CH_4$) в отсутствие поля не имеют дипольного момента, так как центры распределения положительных и отрицательных зарядов в них совпадают. Под действием внешнего электрического поля $\vec{E}_0$ происходит деформация молекул: положительно заряженные ядра смещаются по направлению поля, а отрицательно заряженные электронные облака — в противоположном направлении. В результате каждая молекула становится индуцированным (наведенным) электрическим диполем, ориентированным вдоль поля. Этот вид поляризации называется электронной или деформационной.

Поляризация полярных диэлектриков

Молекулы полярных диэлектриков (например, вода $H_2O$, аммиак $NH_3$) изначально обладают собственным электрическим дипольным моментом из-за асимметрии их строения. Однако в отсутствие внешнего поля эти диполи ориентированы хаотично из-за теплового движения, и их суммарный дипольный момент равен нулю. Внешнее электрическое поле $\vec{E}_0$ оказывает на эти диполи ориентирующее действие, стремясь выстроить их вдоль силовых линий. Тепловое движение мешает полной ориентации, но в веществе возникает преимущественное направление дипольных моментов, совпадающее с направлением поля. Этот вид поляризации называется ориентационной.

Макроскопический результат поляризации

Независимо от механизма поляризации, на поверхностях диэлектрика, обращенных к источникам внешнего поля, возникают нескомпенсированные связанные заряды: положительные на одной стороне и отрицательные на другой. Эти поверхностные связанные заряды создают внутри диэлектрика собственное электрическое поле $\vec{E}'$, которое направлено противоположно внешнему полю $\vec{E}_0$.

В результате результирующее электрическое поле $\vec{E}$ внутри диэлектрика ослабляется. Оно равно векторной сумме внешнего и внутреннего полей:

$\vec{E} = \vec{E}_0 + \vec{E}'$

Поскольку векторы $\vec{E}_0$ и $\vec{E}'$ противоположно направлены, модуль результирующего поля $\text{E}$ меньше модуля внешнего поля $E_0$. Степень ослабления поля характеризуется диэлектрической проницаемостью вещества $\varepsilon$ ($\varepsilon > 1$):

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

Таким образом, главным следствием помещения диэлектрика в электрическое поле является ослабление этого поля внутри вещества.

Ответ: В диэлектрике, помещенном во внешнее электрическое поле, происходит его поляризация — процесс ориентации или создания элементарных диполей, ориентированных по полю. В результате на поверхностях диэлектрика появляются связанные заряды, которые создают внутреннее электрическое поле, направленное против внешнего. Это приводит к тому, что результирующее электрическое поле внутри диэлектрика ослабляется.