Диэлектрических сред
Рассмотрим связь между векторами Е и D на границе раздела двух однородных изотропных диэлектриков (диэлектрические проницаемости которых e1и e2 при отсутствии на границе свободных зарядов. Построим вблизи границы раздела диэлектриков 1 и 2 небольшой замкнутый прямоугольный контур ABCDA длины l, ориентировав его так, как показано на рис. 136. Согласно теореме (83.3) о циркуляции вектора Е,
(знаки интегралов по АВ и CD разные, так как пути интегрирования противоположны, а интегралы по участкам ВС и DA ничтожно малы). Поэтому
Рис. 136
Заменив, согласно (89.1), проекции вектора Е проекциями вектора D, деленными на ео£, получим
На границе раздела двух диэлектриков (рис. 137) построим прямой цилиндр ничтожно малой высоты, одно основание которого находится в первом диэлектрике, другое — во втором.
Рис. 137
Основания DS настолько малы, что в пределах каждого из них вектор D одинаков. Согласно теореме Гаусса (89.3),
(нормали n и n' к основаниям цилиндра направлены противоположно). Поэтому
Заменив, согласно (89.1), проекции вектора D проекциями вектора Е, умноженными на Вое, получим
Таким образом, при переходе через границу раздела двух диэлектрических сред тангенциальная составляющая вектора Е (Et) и нормальная составляющая вектора D (Dn) изменяются непрерывно (не претерпевают скачка), а нормальная составляющая вектора Е (Еn)и тангенциальная составляющая вектора D (Dt) претерпевают скачок. Из условий (90.1) — (90.4) для составляющих векторов Е и D следует, что линии этих векторов испытывают излом (преломляются). Найдем связь между углами a1 и a2 (на рис. 138 e2 > e1). Согласно (90.1) и (90.4), Еt2 = Еt1и e2En2 = e1En1. Разложим векторы E1 и Е2 у границы раздела на тангенциальные и нормальные составляющие. Из рис. 138 следует, что
Рис. 138
Учитывая записанные выше условия, получим закон преломления линий напряженности Е (а значит, и линий смещения D)
Эта формула показывает, что, входя в диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью, линии Е и D удаляются от нормали.
|
(90.1)
(90.2)
(90.3)
(90.4)
