смещаются в пределах каждого атома или молекулы тела по направлению действующих на них сил, причем заряды противоположных знаков смещаются в противоположные стороны. Это смещение связанных зарядов носит название поляризации диэлектрика.
Благодаря этой поляризации средняя плотность связанных зарядов внутри диэлектрика может стать отличной от нуля, что в свою очередь естественно отражается на напряженности электрического — поля.
На первый взгляд может показаться, что если каждая молекула диэлектрика нейтральна, т. е. содержит в себе одинаковое количество зарядов противоположных знаков, то и средняя плотность связанных зарядов в диэлектрике должна равняться нулю. Выделим однако в диэлектрике поверхностью S нек-рый конечный объем F, размеры к-рого велики по сравнению с расстояниями между молекулами <рис. 10). Вообще говоря поверхность 8 пересечет нек-рое число молекул так, что одни ив зарядов этих молекул окажутся внеюбъема F, а другие внутри него.
Поэтому, несмотря на то, что каждая молекула диэлектрика в целом нейтральна, общий заряд объема F, а стало быть и средняя плотность электричества в нем могут оказаться отличными от нуля. Если распределение зарядов во всех молекулах одинаково, то в среднем число отсеченных поверхностью S положительных зарядов молекул будет равно числу отсеченных ею отрицательных . зарядов, и общий заряд внутри 8 будет в среднем равен нулю. Пусть однако в объеме существует внешнее электрическое поле, направленное например слева направо. Тогда положительные заряды молекул будут смещены вправо по отношению к отрицательным, так что левая часть поверхности S будет отсекать положительные заряды молекул, а правая ее часть — заряды отрицательные. Если к тому же «смещение зарядов молекул справа больше, чем слева (напр. в виду возрастания электрического поля) или если плотность молекул возрастает слева направо (этому случаю соответствует рис. 10), то число отрицательных зарядов в объеме V будет превышать число зарядов положительных и общий заряднтого объема окажется отличным от нуля. Таким образом при наличии внешнего электрического поля средняя плотность свя — 2ванных зарядов отлична, от Рис. 11. нуля, если только это полене^однородно (т. е. различно в различных участках пространства) или если сам диэлектрик неоднороден.
Чтобы количественно определить плотность «связанных зарядов, нужно предварительно познакомиться с . количественной характеристи*кой электрического состояния нейтральной молекулы и нейтрального тела вообще. Такой характеристикой относительного распределения зарядов нейтральной молекулы служит ее электрический момент. Если 2» СУТЬ элементарные заряды (электроны и положительные ядра атомов), входящиев состав молекулы, a JRlf U2> — расстояния этих зарядов от произвольной начальной точки отсчета 0 (рис. 11), то электрическим моментом р молекулы называется векторная сумма (45) г
Значение этого вектора р, как можно показать, не зависит от выбора точки 0, если молекула нейтральна, т. е. если £ #г = 0. В частном случае, если молекула сводится к совокупности двух равных зарядов и q2 противоположных знаков: q2 = — qr = q> 0 (т. н. элек трический диполь), то момент ее равен (см. рис. 12) р= + ^2^2 = #(#! — JR2) = ql, (45а) т. е. представляет собой вектор, направленный от отрицательного заряда молекулы к положительному. Вообще, если положительные и' отрицательные заряды симметрично расположены около центра молекулы, то р = 0; если же положительные в среднем смещены по отношению к отрицательным по какому-либо определен^4? ному направлению, то век/ тор р будет Направлен по 4 этому направлению, а его J численная величина будет и; являться мерой этого смеРис щения. Поляризацией единицы объема диэлектрика Р называется векторная сумма электрических моментов всех молекул, находящихся в единице его объема:
p-Jp,
(46)
или, точнее, сумма моментов молекул, находящихся в элементе объема dV, деленная на величину этого элемента: Р= (46а) При отсутствии внешнего электрического поля поляризация диэлектрика Р равна нулю; вообще же говоря она пропорциональна средней макроскопической напряженности поля Р: Р = аР, (47) где «коэффициент поляризуемости» а зависит от природы диэлектрика. Охарактеризованная выше зависимость средней плотности связанных зарядов бселзм. от неоднородности ПОЛЯ и среды находит себе количественное выражение в следующей формуле ёсвлзм. = = - div Р, (48) доказательства которой мы приводить не будем. Чертой сверху здесь и в дальнейшем мы обозначаем средние макроскопические значения данной величины. Обозначая далее через Ямикро я всвбдч. истинные микроскопические значения полной плотности зарядов и плотности зарядов свободных, мы таким образом получаем: Ямикро ~ всвбдн. + @вязн. ~ всвбдн. div Р. (49) Прежде чем перейти к вопросу о средней плотности токов, сделаем несколько предварительных замечаний. Магнитные свойства всякого элементарного замкнутого тока (т. е. поле этого тока и силы, действующие на него во внешнем поле) полностью характеризуются т. н. магнитным моментом М этого тока. При этом ток называется элементарным, если выполнены два условия:
