§ 43. Понятие о полярном и неполярном диэлектриках

Вещества, не имеющие свободных носителей электрических зарядов, которые могли бы двигаться по всему объему тела, называются диэлектриками. Ими могут быть твердые вещества (фарфор, пластмасса), жидкости (керосин, дистиллированная вода) и газы (водород, азот). В атомах и молекулах диэлектрика положительно и отрицательно заряженные частицы прочно удерживают друг друга. Поэтому у диэлектриков и нет свободных носителей заряда.

Рис. 57. Электризация диэлектрика в электрическом поле

Молекулы (атомы), из которых состоят диэлектрики, бывают полярными и неполярными. Полярные - это такие молекулы, у которых центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают (рис. 57, а). Избыток положительного заряда на одной части молекулы равен избытку отрицательного заряда на другой. Поэтому в целом молекула электрически нейтральна. Система двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, называется диполем. Схематическое его изображение показано на рис. 57, б. Когда полярный диэлектрик не находится в электрическом поле, его диполи ориентированы хаотически. Общая напряженность электрического поля диполей равна нулю, и диэлектрик в целом не заряжен. Диэлектрики, состоящие из диполей, называются полярными диэлектриками (Н₂О, NH₃, HCl и др.).

Молекулы (атомы) диэлектрика, не находящегося в электрическом поле, в которых в процессе движения не нарушается симметричное расположение положительных и отрицательных зарядов относительно друг друга, называются неполярными молекулами. Диэлектрик, состоящий из неполярных молекул, называется неполярным диэлектриком (Н₂, N₂ и др.). Неполярная молекула электрически нейтральна, поэтому нейтрален и неполярный диэлектрик, когда он находится вне электрического поля. В таком диэлектрике нет диполей.

Если в опыте (см. рис. 54, а) вместо проводника А в электрическое поле внести диэлектрик, он тоже окажет действие на поле - изменит его напряженность, А действует ли электрическое поле на диэлектрик? Для получения ответа на этот вопрос обратимся к опыту. Зарядив шарики электрофорной машины, поместим между ними подвешенный на шелковой нити кусок диэлектрика, например стеклянную палочку (рис. 57, в). Она начинает поворачиваться и устанавливается вдоль линий напряженности электрического поля между шариками. Поворачивание стеклянной палочки происходит потому, что электрическое поле действует на диэлектрик, электризует его. В этом нас убеждает и такой опыт (рис. 57, г). Заряженный шарик А находится на таком расстоянии от мелких кусочков бумаги, что не оказывает на них заметного действия. Поместим между заряженным шариком А и кусочками бумаги ненаэлектризованный диэлектрик В. Кусочки бумаги потянутся к оказавшемуся вблизи них концу диэлектрика. Если удалить заряженный шарик, то диэлектрик теряет способность притягивать бумажки. Следовательно, электризация диэлектрика исчезнет после устранения влияющего на него внешнего электрического поля.