Номер 6, 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 6, страница 188.

Условие.

6. Существует ли поле внутри диэлектрика, помещённого во внешнее электрическое поле?

Решение.

6. Да, электрическое поле внутри диэлектрика, помещённого во внешнее электрическое поле, существует, но оно ослаблено по сравнению с внешним полем. Этот эффект объясняется явлением поляризации диэлектрика.

Когда диэлектрик помещается во внешнее однородное электрическое поле с напряжённостью $\vec{E_0}$, происходит поляризация. Связанные заряды (электроны и ядра атомов или ионы в узлах кристаллической решетки) смещаются под действием поля в противоположные стороны. Это приводит к тому, что на одной поверхности диэлектрика образуется избыточный положительный связанный заряд, а на противоположной — избыточный отрицательный.

Эти поверхностные связанные заряды создают внутри диэлектрика собственное электрическое поле с напряжённостью $\vec{E_i}$, которое направлено противоположно внешнему полю $\vec{E_0}$.

Результирующее электрическое поле $\vec{E}$ внутри диэлектрика является векторной суммой внешнего поля и внутреннего поля, созданного связанными зарядами:

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

Так как поле $\vec{E_i}$ направлено против $\vec{E_0}$, по модулю результирующая напряжённость будет равна:

$E = E_0 - E_i$

В диэлектриках, в отличие от проводников, смещение зарядов ограничено, поэтому внутреннее поле $\vec{E_i}$ всегда по модулю меньше внешнего поля $\vec{E_0}$. Следовательно, оно лишь ослабляет внешнее поле, но не компенсирует его полностью. В результате внутри диэлектрика существует ненулевое электрическое поле.

Степень ослабления поля характеризуется диэлектрической проницаемостью среды $\epsilon$. Напряжённость поля внутри диэлектрика связана с напряжённостью внешнего поля соотношением:

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

Поскольку для всех диэлектриков $\epsilon > 1$, поле внутри всегда ослаблено ($E < E_0$), но не равно нулю.

Ответ: Да, существует. Внешнее электрическое поле поляризует диэлектрик, в результате чего возникает внутреннее поле, направленное против внешнего. Это внутреннее поле ослабляет внешнее, но не компенсирует его полностью, поэтому результирующее поле внутри диэлектрика отлично от нуля.