Электростатическое поле в диэлектрике. Лекция 3-2020

А.С. Чуев - 2020
«С тех пор прошло 80 лет и я по-прежнему задаю себе этот же вопрос (прим. — Что же такое электричество?), но не в состоянии ответить на него »
Никола Тесла
Реальность, отражённая в нашем сознании, - лишь очень приближённое подобие происходящего на самом деле.

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
Поляризация неполярного диэлектрика
Поляризация полярного диэлектрика
Не срисовывать

Поляризация отдельного атома
А.С. Чуев - 2020

Электрический диполь
А.С. Чуев - 2020
Направление вектора Р принято от минуса к плюсу !!!

Потенциальное поле диполя (по Савельеву)
Потенциал поля диполя:
А.С. Чуев - 2020

Вывод напряженности поля диполя
А.С. Чуев - 2020

Поле электрической напряженность диполя
А.С. Чуев - 2020

Повтор формул с другим обозначением угла и с учетом среды
ПНП
А.С. Чуев - 2020

Далее три слайда факультативно
И.Е. Тамм
А.С. Чуев - 2020
https://www.youtube.com/watch?v=veg7yUOH_oM
Объяснение из МФТИ.

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
ϑ
β

Крутящий момент, действующий на электрический диполь
в электростатическом поле.

Сила, действующая на диполь в неоднородном электрическом поле
А.С. Чуев - 2020

Повтор
А.С. Чуев - 2020

Смещение электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией.
Способность к поляризации является основным свойством диэлектриков.

Поляризуемость диэлектрика включает составляющие – электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
А.С. Чуев - 2020

Поляризация отдельного атома
Поляризация диэлектрика
А.С. Чуев - 2020

Образование связанных зарядов в диэлектрике и результирующая напряжённость.
А.С. Чуев - 2020

В.К. Скворцов. Поле диполя.
А.С. Чуев - 2020
E0

Внутри диэлектрика электрические заряды диполей суммарно компенсируют друг друга. Но на внешних поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам, появляются заряды противоположного знака (поверхностные связанные заряды).
А.С. Чуев - 2020

– электростатическое поле связанных зарядов. Оно направлено всегда против внешнего поля
результирующее электростатическое поле внутри диэлектрика
А.С. Чуев - 2020

Поляризованность
диэлектрика
А.С. Чуев - 2020

Граничное условие для вектора Р
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

Циркуляция вектора Е на границе двух сред равна нулю
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

Это теорема Гаусса для вектора Р в интегральной форме
А.С. Чуев - 2020

Формульные соотношения для вектора Р
А.С. Чуев - 2020

Формульные соотношения для вектора Е
А.С. Чуев - 2020

Интегральные соотношения для векторов Е и Р
Дифференциальные соотношения для векторов Е и Р
А.С. Чуев - 2020

Истоки и стоки вектора Р
А.С. Чуев - 2020

- среднее значение вектора напряженности электрического поля внутри диэлектрика

В.К. Скворцов. Поле диполя.
А.С. Чуев - 2020
E0

Вектор D
Индукция электрического поля
(электрическое смещение)
По Иродову вектор D не имеет физического смысла, поскольку является суммой двух совершенно разных векторов Е и Р.
А.С. Чуев - 2020

Теорема Гаусса для вектора D
Вектор D «не замечает» связанных зарядов
А.С. Чуев - 2020

Поведение векторов Е и D
на границе двух сред
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
Поведение вектора Е на границе двух сред
Тангенциальные составляющие по обе стороны от границы равны
Причина – равенство нулю циркуляции вектора Е по контуру на границе двух сред

А.С. Чуев - 2020
Нормальные составляющие по обе стороны от границы равны
Поведение вектора D на границе двух сред
(традиционное представление)
Причина – непрерывность потока вектора D на границе двух сред из-за отсутствия свободных зарядов

Интегральные соотношения для векторов D, P и E
Дифференциальные соотношения для векторов D, P и E
А.С. Чуев - 2020
Эти соотношения показывают, что вектор Е – суммарный вектор

Имеем равенство
Анализируем вектор D
А.С. Чуев - 2020
Для вакуума
В диэлектрике
- внешнее поле
- внутреннее поле
Преобразованием получим:

Но знак минус при суммировании векторов не применяют,
Формулы Чуева А.С.
А.С. Чуев - 2020
По Чуеву: Физический смысл вектора D – объемная плотность электрических дипольных моментов, создаваемых виртуальными парами микрочастиц.

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
Поле внутри и вне диэлектрика, помещенного во внешнее поле

А.С. Чуев - 2020

Информация последующих слайдов - факультативно
А.С. Чуев - 2020

Несуразности и парадоксы в учебниках физики
А.С. Чуев - 2020
https://www.youtube.com/watch?v=TCWkdekjYmc

Поле на границе диэлектриков
Парадокс – вектор D «не чувствует» среду, но преломляется на границе двух сред. Во второй среде вектор D увеличен по модулю.
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
Изображение линий векторов Е и D внутри наэлектризованного шара.
(Векторы оказываются противоположно направленными ???)
Иродов. Электромагнетизм. Основные законы. Рис. 3.6.

Изображение из учебника МГТУ им. Н.Э. Баумана
Изображение не соответствует формуле
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

Поведение вектора Е на границе двух сред
А.С. Чуев - 2020
Еτ2 = Еτ1 и ε2En2 = ε1En1
ε2 > ε1
Парадокс: по рисунку должно быть
ε2 > ε1

А.С. Чуев - 2020
Пример из учебника Сивухина (МФТИ)
Рисунок показывает, что Е1 > Е2 , β2 > β1 , но это возможно только при
ε 1 > ε 2
Вывод: не верна формула с тангенсами углов

А.С. Чуев - 2020
Текст из учебника Сивухина

Изображение полей (по Иродову) от электрического заряда на границе перехода вакуум – диэлектрик
Парадоксы электростатики
А.С. Чуев - 2020

Действительное изображение полей от электрического заряда на границе перехода вакуум – диэлектрик
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

Циркуляция вектора Е на границе двух сред равна нулю
А.С. Чуев - 2020

Диэлектр. Проницаемость
(Для воды = 81)
Диэлектр. восприимчивость
А.С. Чуев - 2020

Парадокс циркуляции вектора Е
А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020
Традиционное представление о поведении электрических векторов на плоской границе раздела двух сред

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020

А.С. Чуев - 2020