Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»
ru/6.6.30.md
+30 −3
| @@ -1,11 +1,38 @@ | |||
| ### Условие | |||
| − | $6.6.30.$ [Вставьте условие задачи] | ||
| + | $6.6.30.$ Среда составлена из проводящих шариков радиуса $r$. Шарики распределены равномерно по всей среде. Их число в единице объема $n$. Найдите диэлектрическую проницаемость такой среды. | ||
| ### Решение | |||
| + | Поместим указанную среду в однородное поле напряжённостью $E$. Тогда шарики создадут собственное индуцированное поле, которое частично скомпенсирует внешнее. Это свойство и характерезует диэлектрическая проницаемость. | ||
| − | |||
| + | Вспомним задачу [$6.6.29$](https://savchenkosolutions.com/ru/edit/6.6.29). Там мы нашли дипольный момент проводящего шарика радиуса $r$, помещенного в однородное электрическое поле напряженности $E$: | ||
| + | $$ | ||
| + | p = 4\pi\varepsilon_0r^3E\tag{1} | ||
| + | $$ | ||
| + | Вектор $\vec p$ направлен противоположно полю. | ||
| + | |||
| + | Предположим, что концентрация шариков достаточно малая. | ||
| + | Тогда шарики не сильно взаимодействуют и можно считать, что локальное поле, действующее на каждый шарик, примерно равно внешнему полю. | ||
| + | |||
| + | Теперь введём новую величину - вектор поляризованность среды $\vec P$, который характеризует дипольный момент единицы объёма среды. В данном случае он будет определяться (учитывая, что дипольные моменты всех шариков направлены одинаково) как | ||
| + | $$ | ||
| + | P=\frac{\sum p}{\Delta V}=pn=4\pi\varepsilon_0nr^3E\tag{2} | ||
| + | $$ | ||
| + | Для изотропного диэлектрика в не очень сильном поле верно | ||
| + | $$ | ||
| + | P=(\varepsilon-1)\varepsilon_0 E\tag{3} | ||
| + | $$ | ||
| + | где $\varepsilon$ - искомая диэлектрическая проницаемость. Из (2) и (3) получим: | ||
| + | $$ | ||
| + | (\varepsilon-1)\varepsilon_0 E=4\pi\varepsilon_0nr^3E | ||
| + | $$ | ||
| + | |||
| + | $$ | ||
| + | \varepsilon = 1 + 4\pi r^3n | ||
| + | $$ | ||
| #### Ответ | |||
| − | [Вставьте краткий ответ или результат в рамке] | ||
| + | $ | ||
| + | \varepsilon = 1 + 4\pi r^3n | ||
| + | $ | ||
| @@ -1,11 +1,38 @@ | |||
| ### Условие | ### Условие | ||
| $6.6.30.$ [Вставьте условие задачи] | $6.6.30.$ Среда составлена из проводящих шариков радиуса $r$. Шарики распределены равномерно по всей среде. Их число в единице объема $n$. Найдите диэлектрическую проницаемость такой среды. | ||
| ### Решение | ### Решение | ||
| Поместим указанную среду в однородное поле напряжённостью $E$. Тогда шарики создадут собственное индуцированное поле, которое частично скомпенсирует внешнее. Это свойство и характерезует диэлектрическая проницаемость. | |||
| Вспомним задачу [$6.6.29$](https://savchenkosolutions.com/ru/edit/6.6.29). Там мы нашли дипольный момент проводящего шарика радиуса $r$, помещенного в однородное электрическое поле напряженности $E$: | |||
| $$ | |||
| p = 4\pi\varepsilon_0r^3E\tag{1} | |||
| $$ | |||
| Вектор $\vec p$ направлен противоположно полю. | |||
| Предположим, что концентрация шариков достаточно малая. | |||
| Тогда шарики не сильно взаимодействуют и можно считать, что локальное поле, действующее на каждый шарик, примерно равно внешнему полю. | |||
| Теперь введём новую величину - вектор поляризованность среды $\vec P$, который характеризует дипольный момент единицы объёма среды. В данном случае он будет определяться (учитывая, что дипольные моменты всех шариков направлены одинаково) как | |||
| $$ | |||
| P=\frac{\sum p}{\Delta V}=pn=4\pi\varepsilon_0nr^3E\tag{2} | |||
| $$ | |||
| Для изотропного диэлектрика в не очень сильном поле верно | |||
| $$ | |||
| P=(\varepsilon-1)\varepsilon_0 E\tag{3} | |||
| $$ | |||
| где $\varepsilon$ - искомая диэлектрическая проницаемость. Из (2) и (3) получим: | |||
| $$ | |||
| (\varepsilon-1)\varepsilon_0 E=4\pi\varepsilon_0nr^3E | |||
| $$ | |||
| $$ | |||
| \varepsilon = 1 + 4\pi r^3n | |||
| $$ | |||
| #### Ответ | #### Ответ | ||
| [Вставьте краткий ответ или результат в рамке] | $ | ||
| \varepsilon = 1 + 4\pi r^3n | |||
| $ | |||