2. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИКАХ

2.1. Электрический диполь. Поле диполя

Под электрическим диполем понимают систему близко расположенных двух точечных одинаковых по величине и различных по знаку зарядов (рис. 2.1).
Для характеристики диполя введено понятие дипольного момента P, по абсолютной величине равного произведению модуля одного из зарядов на расстояние между ними: p=gl.
Дипольный момент – вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному (см.рис.2.1). Определим потенциал произвольной точки С, расположенной на расстоянии r от центра диполя (рис.2.2).

Согласно принципу суперпозиции потенциал точки С будет равен:
.  (2.1)
Выразим r1 и r2 через расстояние r и угол  между дипольным моментом и направлением от центра диполя к точке С. При этом предположим, что выполняется условие :

Используя взаимосвязь между напряженностью и потенциалом поля, определим в точке С составляющие напряженности, одна из которых направлена вдоль r, а вторая – перпендикулярно r.

или                 .
При определении  заметим, что при перемещении на величину  в направлении, перпендикулярном к r-const, угол  изменится на , причем . В таком случае
.
Так как , то
.    (2.3)

2.2. Диполь в однородном и неоднородном
электрических полях

Рассмотрим поведение диполя в однородном поле, напряженность которого  (рис.2.3). На заряды диполя действуют равные по величине, но противоположные по направлению силы  и . Модуль каждой из сил равен qE. Эти силы создают момент силы. Умножив его на плечо, получим величину момента сил, действующих на диполь
.                    (2.4)

Потенциал однородного поля уменьшается равномерно в направлении вектора . Приняв это направление за ось ОХ (рис.2.4), используя (1.6), можно записать .

Если угол  между векторами p и  равен нулю (положение 1), то под действием пары сил диполь будет втягиваться в область поля с большей напряженностью .
При начальном угле  (положение 2) пара сил, действующих на заряды диполя, будет приводить к его вращению с уменьшением угла  и втягиванию в область более сильного поля, т.е. к поступательному движению вдоль оси ОХ. При начальном угле  диполь будет сначала поворачиваться с уменьшением угла  и выталкиваться в область более слабого поля. При достижении угла =90 он поворачивается с уменьшением угла  и начинает втягиваться в область более сильного поля.