Решение и ответ

а. Уменьшение напряженности электрического поля в веществе объясняется поляризацией диэлектрика.

Когда внешнее электрическое поле действует на вещество, в нем возникают связанные заряды (поляризационные заряды), которые создают внутреннее поле, направленное противоположно внешнему. В результате результирующее поле внутри диэлектрика становится меньше:

E = E0−Eпол.

E0 — напряженность внешнего поля.
Eпол — поле, созданное поляризованными зарядами.

Это ослабление характеризуется диэлектрической проницаемостью вещества ε:

E = E0/ε.

б. Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз электрическое поле внутри диэлектрика слабее, чем в вакууме (или в отсутствие вещества). Она определяется как:

ε = E0/E.

E0 — напряженность поля в вакууме.
E — напряженность поля в веществе.

Для вакуума ε = 1, для большинства диэлектриков ε > 1.

в. Диэлектрическая проницаемость газа зависит от его давления, так как при увеличении давления растет концентрация молекул, что усиливает поляризацию.

Для неполярных газов (например, N2, O2) зависимость описывается приближенной формулой:

ε−1 ≈ α⋅n.

α — поляризуемость молекул.
n — концентрация молекул, которая пропорциональна давлению P (при постоянной температуре n∝P).

Таким образом, с ростом давления ε увеличивается, но для газов при нормальных условиях это изменение очень мало (обычно ε ≈ 1 + малая поправка).