Электрическое смещение. Физический смысл
Для диэлектрика при известных условиях, для данной точки по определению D = (epsilon0)E+P, где E - напряженность электрического поля в данной точке, Р – вектор поляризации в данной точке. Представим для простоты электрические диполи точечными зарядами +q, -q, расположенными друг от друга на расстоянии L.
Проведем через произвольную точку плоскость, перпендикулярную вектору P. Рассмотрим слой диэлектрика, образованного теми диполями, оси которых пересекают нашу плоскость.
Легко показать, что при общепринятом приближении поле от зарядов диполей +q и –q во всех точках нашей плоскости внутри выделенного нами слоя, будет перпендикулярно проведенной нами плоскости и по величине равно :
Р/(epsilon0)= (nqL)/(epsilon0), где n - число диполей в единице объема. Это поле назовем полем местной поляризации и обозначим Емп. А наш цилиндр назовем элементарным слоем поляризации. Полное поле Е складывается из поля всех зарядов, лежащих вне рассматриваемого слоя – свободных и дипольных – плюс местное поле. Назовем первое слагаемое «наложенным» полем Ен. Оно также называется действующим, или поляризующим. Поэтому полное поле Е = Ен+ Емп Таким образом, epsilon0Е = epsilon0Ен – Р . Отсюда следует: epsilon0Ен = epsilon0Е + Р = D, где D – электрическое смещение. Отсюда следует: D имеет смысл электрического поля, наложенного на элементарный слой поляризации. Своеобразие такого подхода в том, что в направлении Е – это микрорассмотрение, а поперек поля – макро. Смысл этого раскроется в дальнейшем.
В случае плоского конденсатора наложенным полем будет поле пластин конденсатора, а местным полем будет поле любого плоского слоя диэлектрика, параллельного пластинам. Хотя электрическое смещение и имеет смысл силового электрического поля, но образовано это поле в разных точках пространства разными зарядами. В этом, как известно, его своеобразие.
Все приведенное изложение будет справедливо и при любых быстроизменяющихся полях и для любых анизотропных диэлектриков.
Свидетельство о публикации №213021001340