Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Поток вектора электрического смещения и поток вектора напряженности

Даниил Кузьмин Профи (593), открыт 5 часов назад
Вопрос такой: Почему если взять сферу на границе разных диэлектрических сред внутри конденсатора, то поток вектора электрического смещения будет равен нулю, а поток вектора напряженности не будет равен нулю?

Я так понимаю, что при просчёте электрического смещения не учитываются связанные электрические заряды, потому что напряженность созданная связанными зарядами и образует диэлектрический коэффициент среды (эпсилон). Так же в электрическом смещении не учитывается (эпсилон нулевое), которое раньше называли диэлектрическим коэффициентом вакуума, поэтому: D = E*(эпсилон)*(эпсилон нулевое)

Но мне всё таки непонятно почему поток вектора напряженности не будет равен нулю? Ведь связанные заряды это диполи, а значит суммарный заряд всех связанных зарядов равен нулю. А следовательно и поток напряженности должен равняться нулю.

Снизу прикрепляю картинку.
2 ответа
⭐Человек с Земли Оракул (64439) 5 часов назад
Потому что сфера находится в градиенте.
sasha Мыслитель (6641) 2 часа назад
Давай сначала рассмотрим конденсатор с однородным диэлектриком. Если бы в нем был вакуум, то электрическое поле внутри было бы
 E₀=σ/ε₀ (σ -- заряд на единицу площади обкладок). 
Но при наличии диэлектрика связанные заряды в нём смещаются. Положительные заряды притягиваются к отрицательной обкладке, а отрицательные -- к положительной. Таким образом вблизи положительной обкладки создается узкий слой отрицательного заряда, а вблизи положительной -- отрицательного. В толще же диэлектрика плотность связанных зарядов равна нулю (заряды уравновешиваются). Связанные заряды создают дополнительное поле, уменьшающее исходное, так что итоговая напряженность
 E=σ/(ε₀ε) 
(в ε раз меньше). Т. е. поле поляризации
 E´=E₀-E=σ(ε-1)/(ε₀ε). 
Откуда поверхностная плотность связанных зарядов
 σ´=σ(ε-1)/ε. 
Если теперь перейти к конденсатору с двумя разными диэлектриками, то на границе диэлектриков свободных зарядов не будет и та часть, поля, которая создается свободными зарядами, будет одинакова по обе стороны и поток через сферу этой части напряженности будет нулевым. Нулевым будет и поток вектора D, который отличается от E₀ только выбором единиц (на множитель ε₀, система СИ для электрических явлений совсем не рациональна). Но связанные заряды вблизи границы есть и по обе стороны их плотность разная (см. выше), поэтому поток итоговой напряженности через сферу будет ненулевым (равным
 σS(ε₁-ε₂)/(ε₀ε₁ε₂), 
где σ -- поверхностная плотность свободных зарядов на внешних обкладках, S -- площадь поверхности, вырезанной сферой на границе диэлектриков, ε₁,ε₂ -- диэлектрические проницаемости).
Похожие вопросы