Электромагнетизм

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B8%D0%B5
твердотельный проводник
полупроводник
диэлектрик
W=kT
Wg ≈ 0,1 eV
Wg ≈ 1 eV
Wg > 10 eV
103≤ σ ≤10-9 (Ом-1см-1)
104≤ σ≤106 (Ом-1см-1)
σ≤10-12 (Ом-1см-1)
W=kT
W=eU
W=hν
W=kT
W=eU
W=hν
3.6 Проводники. Полупроводники. Диэлектрики.

МЕТАЛЛ
ПОЛУПРОВОДНИК
ДИЭЛЕКТРИК
Зона проводимости –
Зона свободных электронов
Валентная зона
Энергии внутренних электронов
Валентная зона
Запрещённая зона
Зона проводимости - Зона свободных электронов
Запрещённая зона
Е
Энергия Ферми
Энергия Ферми

3.7 Электрическое поле в проводнике
Диэлектрик
Проводник
Зарядим проводящее тело
На поверхности диэлектрика, окружающего проводник выделим элементарный цилиндр. Определим характеристики электростатического поля в диэлектрике на границе с проводником:
eΔϕ=EΔr
D=iDn+jDt=iDn

3.7 Электрическое поле в проводнике
Следует помнить, что в электростатике поверхность любого проводника, а следовательно, и системы соединенных проводников образует одну эквипотенциальную поверхность

https://24hitech.ru/kak-sdelat-generator-van-de-graafa-svoimi-rykami.html
3.7 Электрическое поле в проводнике
Индукционная машина
Электростатическая защита - экранирование
Генератор Ван де Граафа

3.8 Электрическое поле в диэлектрике
Типы диэлектриков
полярные
неполярные
кристаллические
Обладают дипольным моментом и в отсутствие внешнего электрического поля
«Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов совпадают.
В отсутствие внешнего поля молекула не обладает дипольным моментом
Нейтральный ионный диэлектрик, Обладает структурой, которую можно представить двумя кристаллическими решетками
«вставленными» друг в друга.
При наложении внешнего
Электростатического поля заряды
сдвигаются и это приводит к
коллективному сдвигу подрешетки
из положительных ионов относительно
подрешетки из отрицательных ионов.

3.8 Электрическое поле в диэлектрике
Типы диэлектриков
полярные
неполярные
кристаллические
Дополнить примерами

3.8.1 Кристаллические диэлектрики

3.8.1 Кристаллические диэлектрики
κ = диэлектрическая восприимчивость

3.8.1 Кристаллические диэлектрики
Сигнетоэлектричество
Пьезоэлектричество
Обратный пьезоэлектрический эффект

Электрострикция

3.8.1 Кристаллические диэлектрики
Пироэлектричество

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
Поле плоскопараллельной пластины

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
Поле тела произвольной формы
На элементарной площадке диэлектрика , граничащего с вакуумом сосредотачивается заряд с поверхностной плотностью σ’
Обозначим P - вектор поляризации этом участке.
По отношению к этой тонкой площадке следует понимать как поле, созданное Как внешними зарядами, так и зарядами самой среды расположенными на противоположном конце диэлектрика.

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
На расстояниях малых от поверхности, можно считать ее плоской и вычислить E’ для бесконечной плоскости, заряженной с поверхностной плотностью σ’=P. Линии этого поля будут перпендикулярны к поверхности по обе стороны от нее и направлены в противоположных направлениях.
В диэоектрике
В вакууме
Полное поле в вакууме

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков

Ранее мы предполагали, что линии поля и направление вектора поляризации к границе раздела перпендикулярны.
В общем случае, когда линии поля не перпендикулярны к границе раздела, соотношение остается справедливым только для нормальных составляющих вектора D:
На границе двух диэлектриков с раз личными диэлектрическими проницаемостями и при наличии внешнего поля возникают поляризационные заряды разного знака с различными поверхностными плотностями и .
3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
Дополнительное поле, создаваемое этими зарядами, перпендикулярно поверхности, поэтому нормальные составляющие полей и в обеих средах у границы раздела различны, а касательные составляющие одинаковы, то есть
Векторы электростатической индукции в обеих средах соответственно равны
Аналогично случаю границы «диэлектрик – вакуум» нормальная составляющая вектора индукции на границе двух диэлектриков остается непрерывной

На рисунке изображен случай .
При этом
и линии вектора E при переходе через границу раздела преломляются, отклоняясь от перпендикуляра к границе раздела. На такой границе
При и .
При переходе через границу раздела из диэлектрика с меньшим значением ε в диэлектрик с большим
3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
значением нормальная составляющая вектора D остается неизменной, а касательная увеличивается так, что линии индукции преломляются .

3.9 Поле в неоднородной среде и на границах раздела диэлектриков
Линии индукции преломляются в данном случае под тем же углом, что и линии напряженности поля.
Таким образом, при переходе через границу раздела двух диэлектриков изменяется не только вектор напряженности электрического поля E но и вектор электростатической индукции D. Однако поток индукции через произвольную площадку ΔS на границе раздела
С обеих сторон поверхности остается неизменным. Следовательно, число линий индукции, переходящих через границу, не меняется. И теорема Гаусса остается справедливой для вектора D в самом общем случае диэлектриком любых форм и размеров

3.10 Электрическая емкость проводников

То есть потенциал в каждой точке возрастает прямо пропорционально заряду проводника. Это утверждение конечно справедливо и для всех точек внутри и на поверхности проводника, потенциал которых одинаков. Обозначая потенциал самого проводника через ϕ, этот вывод можно выразить формулой
где С - электрическая емкость проводника
Изменим заряд проводника на Δq, тогда его потенциал возрастет на Δϕ
3.10 Электрическая емкость проводников

Откуда следует определение единицы измерения электрической емкости:
Электроемкость проводника численно равна величине заряда, который нужно сообщать данному проводнику для увеличения его потенциала на единицу.
В СГС системе
В системе СИ
3.10 Электрическая емкость проводников
1 фарада=1ф, чаще используются миллионные доли фарад – микрофарад и еще меньшие - нанофарад

3.11 Энергия электрического поля