Вещество в электростатическом поле

С точки зрения электричества, вещество делится на проводники и диэлектрики1). Проводники – это тела, в которых имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этого тела (например, электроны в металле, ионы в жидкости или газе). Диэлектрики – это тела, в которых нет свободных носителей заряда, то есть нет заряженных частиц, которые могли бы перемещаться в пределах этого диэлектрика. Поведение этих тел в электрическом поле различно, и сейчас мы эти различия рассмотрим.

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектрики – это тела, состоящие из нейтральных молекул. Молекулы бывают полярные (обладающие дипольным моментом) и неполярные (не обладающие дипольным моментом). Диэлектрик, состоящий из полярных молекул, во внешнем поле поляризуется, то есть приобретет дипольный момент за счёт преимущественной ориентации молекулярных диполей в направлении внешнего поля.

Вот имеем кусок диэлектрика, внешнее поле отсутствует. Дипольные моменты молекул ориентированы хаотически, и в среднем дипольный момент любого элемента объёма равен нулю (рис.5.6).

Однако, если мы поместим внешнее электрическое поле, появится преимущественная ориентация, все эти дипольные моменты сориентируются примерно так, как показано на рисунке 5.7. Они не смогут все построиться вдоль поля, потому что хаотическое тепловое движение разрушает структуру, но, по крайней мере, на фоне этого хаоса они будут все стремиться сориентироваться вдоль поля.

Диэлектрик, состоящий из неполярных молекул, также поляризуется, потому что эти молекулы приобретают дипольный момент во внешнем поле.


 

 

, однако, если мы внесём эту молекулу во внешнее электрическое поле, то внешнее поле растаскивает положительный и отрицательный заряды, и молекула приобретает дипольный момент.

 

Динамика.

 Искажение информации при зволюциях взаимодействующих зарядов.

     Для описания процессов, изменяющихся в пространстве и во времени, нам потребуется обращение к законам сохранения заряда, количества движения и энергии.

     Закон сохранения заряда означает, что заряд не может возникать из ничего, он может лишь перетекать с места на место в форме электрического тока. Поэтому, если в некотором замкнутом пространстве заряд, например, увеличивается во времени, т.е.  то это означает, что сквозь ограничивающую это пространство замкнутую поверхность вовнутрь течет ток проводимости или переноса, в точности равный этому изменению, так что

                                                             

                                                           (34)

где  поскольку направлена встречно dS.

     В локальной форме, т.е. в расчете на единицу объема пространства, (34) дает

                                                                    (35)

 

     Отсюда с учетом (1) получим также

                                                                

                                                                       (36)

где в правой части так называемый ток смещения

                                                                

                                                                         (37)

так что в результате имеет место

                                                                

                                                                              (38)

     Таким образом (31) с учетом (38) приобретает вид

                                                                 

                                               (39)

 

описывая изменения поля количества движения (векторного потенциала А) при изменении скоростей движения зарядов и напряженности электрического поля.

Во-первых, любая обладающая массой материя состоит из заряженных элементарных частиц, а любая заряженная частица обладает массой, так что в любом случае существует неразрывная связь между ними. Во-вторых, в соотношении эквивалентности массы и энергии фигурирует сугубо электромагнитная константа, равная скорости света в вакууме, что заставляет подозревать электромагнитную природу массы.