ЭНЕРГИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО ДИЭЛЕКТРИКА
Рассмотрим однородный изотропный диэлектрик, находящийся во внешнем электрическом поле. Происходит процесс поляризации как электронной, так и ориентационной. Этот процесс связан с работой по деформации электронных орбит в атомах и молекулах и по повороту осей молекул-диполей вдоль поля. Ясно, что поляризованный диэлектрик должен обладать запасом электрической энергии. Если поле напряженностью то объемная плотность энергии этого поля в точке с напряженностью Докажем, что объемная плотность энергии поляризованного диэлектрика в этой точке выражается формулой: Рассмотрим диэлектрик с неполярными молекулами. Молекулы такого диэлектрика являются упругими диполями. Электрический момент упругого диполя, находящегося в поле с напряженностью
Или в скалярной форме:
На заряд которая при увеличении длины диполя на Из выражения (1) получаем: поэтому Чтобы найти работу
Работа Пусть Тогда потенциальная энергия всех этих диполей, то есть объемная плотность энергии поляризованного диэлектрика равна: Однако Известно, что Тогда
|
создано в вакууме, 
,
.
, где 
- поляризуемость диполя.
(1)
- заряд и плечо диполя.
со стороны поля действует сила 
,
совершает работу 
.
,
. (2)
поля при деформации одного упругого диполя, надо проинтегрировать выражение (2):
.
- число диполей в единице объема диэлектрика.
.
- модуль вектора поляризации, тогда 
.
, и 
,
, что и требовалось доказать.
