Comment conclure que le diélectrique polarisé dans le champ électrique réduit le champ global?

Gérard

Comment conclure que le diélectrique polarisé dans le champ électrique réduit le champ global?


Si nous avons un diélectrique à l’intérieur d’un champ électrique, les dipôles du diélectrique s’aligneront dans la direction suivante en raison du couple sur eux par le champ externe.

entrez la description de l'image ici

La conclusion est alors que le champ global est réduit puisque des charges positives apparaissent sur la plaque inférieure et négatives sur le dessus, à l’opposé du champ appliqué.

Mais si nous considérons le champ du dipôle électrique lui-même, nous savons qu’il pointe dans la même direction que le moment dipolaire.

Les moments dipolaires pointent clairement dans la même direction que le champ appliqué. Le champ dû au point diélectrique polarisé ne devrait-il donc pas être dans la même direction que le champ appliqué, le renforçant ainsi?

Michael

vos dipôles pointent dans la direction opposée au champ appliqué.

Gérard

@Michael: Non, le champ va du haut vers le bas, tout comme le moment dipolaire. Le vecteur de moment dipolaire pointe de la charge négative à la charge positive.

Michael

Certes, mais la sémantique n’en est pas moins. Le moment dipolaire n’est pas un champ électrique. Regardez la distribution de charge résultante de l’alignement dipolaire: pratiquement une ligne de charge -ve juste sous la plaque de charge + ve, et une ligne de charge + ve juste au-dessus de la plaque de charge -ve. Le champ électrique résultant pointe dans la direction opposée au champ appliqué, le long de la direction du vecteur de moment dipolaire.

Réponses


 Rijul Gupta

Vous devez au moins assumer une convention pour la direction des champs électriques. J’utilise les conventions qui sont utilisées à peu près partout, dans cette convention le champ électrique pointe du positif au négatif.

entrez la description de l'image ici

J’ai marqué le champ externe en bleu et le champ de dipôle en vert, il est clairement évident que les deux champs sont opposés et donc s’annulent.

Par conséquent, la magnitude nette du champ diminue.

Edit / Update (Pour expliquer la question soulevée dans le commentaire):

Je pense que vous comprenez que le champ diminue à l’intérieur du milieu diélectrique. Mais attention, si vous regardez le matériau diélectrique à l’échelle atomique, appellerez-vous les dipôles le matériau diélectrique ou les espaces entre eux?

Lorsque nous regardons le matériau diélectrique à l’échelle atomique, nous devons commencer à regarder les dipôles et non à l’extérieur d’eux parce que ces dipôles sont ce qui fait le matériau diélectrique.

De plus pour un matériau diélectrique solide ou liquide ces dipôles sont bien plus que les espaces entre eux, votre image en ce sens est un peu trompeuse. L’image suivante est une meilleure description de ce qui est plus susceptible d’être trouvé dans les diélectriques.

Gérard

C’est le champ à l’intérieur du dipôle. Mais le champ à l’extérieur du dipôle est dans la même direction que le moment dipolaire. Par exemple, le champ en un point axial est donné par:

Rijul Gupta

Bonne question! Je mettrai ma réponse à jour dans peu de temps.

Gérard

Donc, ce que vous dites, c’est que le champ en dehors du dipôle n’a pas d’espace vide pour se manifester. Tout l’espace est dominé par le champ beaucoup plus fort à l’intérieur du dipôle. Ai-je raison?

Rijul Gupta

Non, ce que je dis, c’est que la réduction du champ se produit à l’intérieur du diélectrique, les dipôles sont le diélectrique et non les espaces à l’extérieur d’eux, donc nous nous concentrons uniquement sur le champ dans les dipôles et non les espaces à l’extérieur.


 Michael

Prenez un morceau de matériau polarisé avec un moment dipolaire par unité de volume

P

. Le potentiel électrostatique associé est

V ( r ) = 1 4 π ϵ 0 V R ^ . P ( r ) R 2 V

V ( r ) = 1 4 π ϵ 0 V R ^ . P ( r ) R 2 V

R = r r

. Quelques manipulations intelligentes, notant principalement que

( 1 / R ) = R ^ / R 2

permet d’écrire ceci comme une intégrale volume + surface

V = 1 4 π ϵ 0 V P ( r ) . ( 1 R ) d V = 1 4 π ϵ 0 [ V . ( P ( r ) R ) d V V . P ( r ) R V ]

V = 1 4 π ϵ 0 V P ( r ) . ( 1 R ) V = 1 4 π ϵ 0 [ V . ( P ( r ) R ) V V . P ( r ) R V ]

V = 1 4 π ϵ 0 V P ( r ) . S R 1 4 π ϵ 0 V . P ( r ) R