Диэлектрик в электрическом поле

Поляризация диэлектрика во внешнем электрическом поле приводит к появлению действующих на этот диэлектрик сил и к ослаблению поля внутри диэлектрика.

Наш новый ролик посвящён поведению диэлектриков во внешнем электрическом поле.

Молекулы диэлектрика представляют собой полярные молекулы — крошечные диполи, которые под действием поля разворачиваются вдоль его силовых линий. Это приводит к тому, что диэлектрик поляризуется в целом и тоже стремится ориентироваться по полю. Подвесим на нити пластмассовую пуговицу между обкладками заряженного конденсатора, включим напряжение в несколько киловольт, и пуговица разворачивается своей плоскостью вдоль силовых линий однородного поля.

Проведём ещё один опыт: погрузим пластины конденсатора в масло, подадим на них высокое напряжение, и масло поднимается в зазоре между пластинами, так что его уровень оказывается выше, чем снаружи. Этот эффект создаётся из-за неоднородности электрического поля на краю конденсатора. А ещё в этом опыте происходит нечто похожее на удивительное явление, о котором мы сняли ролик «Электрический водяной мостик». 

Если между обкладками заряженного конденсатора поместить диэлектрическую пластину, диэлектрик поляризуется, и за счёт этого поле внутри него уменьшается. Коэффициент ослабления напряжённости электрического поля называется диэлектрической проницаемостью вещества. Если поле между обкладками уменьшилось, то во столько же раз уменьшилась и разность потенциалов между ними, при этом заряд остался прежним. Это означает, что внесение диэлектрика увеличивает ёмкость конденсатора.

И здесь снова возникают интересные вопросы, которые мы начали обсуждать в ролике «Энергия конденсатора». Подадим на конденсатор постоянное напряжение U и вставим между его обкладками диэлектрическую пластину. Ёмкость конденсатора С увеличится, значит, увеличится и его энергия W = CU²/2, и это происходит за счёт работы источника питания. А теперь отключим конденсатор от источника и вы

нем диэлектрическую пластину. Что же произошло с энергией?

Заряд пластин q в этом случае сохраняется, и энергию надо рассчитывать по формуле W = q²/2C. Ёмкость конденсатора уменьшилась, значит, энергия увеличилась. Но за счёт чего?

Смотрите наш ролик «Диэлектрик в электрическом поле», радуйтесь новым физическим вопросам и не забывайте ставить лайки!