6830720049

I. Wstęp teoretyczny

1.    Dielektryki to ośrodki materialne, dla których liczba swobodnych ładunków elektrycznych jest znikomo mała i które w odróżnieniu od przewodników nie przewodzą prądu. W przyrodzie nie ma doskonałych izolatorów, ale zdolność izolacyjna kwarcu jest około 10²⁵ razy większa niż miedzi. Dlatego też w wielu praktycznych zagadnieniach pewne materiały zachowują się tak, jakby były doskonałymi izolatorami. Cząsteczki niektórych dielektryków, np. wody maja trwałe momenty dipolowe. Umieszczone w polu elektrycznym cząsteczki, niezależnie od tego czy mają trwały moment dipolowy, czy też nie, mogą uzyskać moment dipolowy przez indukcję, który istnieje tylko w obecności pola elektrycznego i dąży on do rozerwania cząstki. Jest on proporcjonalny do natężenia pola elektrycznego i wzrasta liniowo z natężeniem tego pola. Jeśli dielektryk umieszczony jest w zewnętrznym polu elektrycznym to na jego powierzchniach pojawiają się wyindukowane ładunki, na jednej dodatnie na drugiej ujemne.

2.    Natężenie pola elektrycznego E jest to stosunek siły działającej na ładunek próbny qo, umieszczony w badanym polu do wartości tego ładunku.

%

To ile razy zmienia się wartość natężenia pola w dielektryku w porównaniu z próżnią możemy łatwo obliczyć dla przypadku pola elektrycznego E, wytwarzanego przez ładunek punktowy Q. Możemy wtedy skorzystać z prawa Coulomba, które pozwala obliczyć siłę oddziaływania ładunku Q, który wytwarza badane pole, z ładunkiem próbnym qo, który to pole „sonduje”.

p _ QQo    p _ Q

^F -2 dlatego ^E -~7ZTZJ

4ze₀er    4ne₀€r

r - jest odległością ładunku qo od ładunku Q £o=0,885*10"^1:l [F/m] (przenikalność elektryczna próżni)

£ - przenikalność elektryczna badanej substancji

Przyjęto, że dla próżni e=1. Dla innych dielektryków e>1, a więc natężenie pola elektrycznego w dielektrykach jest £ razy mniejsze niż w próżni.

Pomiar £ polega na porównaniu pojemności elektrycznej C kondensatora wypełnionego badaną substancją, z pojemnością Co tego samego kondensatora „wypełnionego” próżnią:

e-

c_

C₀