ELEKTRO- MÁGNESES TEREK - Munka

2. FEJEZET
2.7. ábra
Dipólusok a közegben
18
ELEKTROMÁGNESES TÉR ÉS KÖZEG KÖLCSÖNHATÁSA
A kettõsréteg elvi jelentõsége abban áll, hogy a természetben fellépõ struktúrák
igen jó modellje lehet. Csak egyetlen példa: az élõ szervezetek sejtfalának két oldalán
ellentétes töltés halmozódik fel és potenciálkülönbség lép fel. A sejtfal modellje
elektromos szempontból a kettõsréteg.
A KÖZEGEK BEFOLYÁSA A TÉRRE ÁLTALÁNOS
ESETBEN
A (2.1) anyagegyenletekben a lehetõ legegyszerûbb feltételezéssel éltünk: az intenzitásvektorok
és a gerjesztett vektorok között homogén, lineáris és izotróp összefüggés
áll fenn. A mezõ kölcsönhatása a közeggel ennél bonyolultabb összefüggéseket
is teremthet.
A közegekben tér hatására dipólusok alakulnak ki. (Egyes esetekben, például ferromágneses
közegekben a dipólusok a tértõl függetlenül, állandóan léteznek.)
A további megfontolásokat elektromos dipólus esetében tesszük. Az alapösszefüggések
mágneses dipólus esetében lényegében azonosak.
A dielektrikumokat a bennük elhelyezkedõ dipólusok sûrûsége jellemzi. Legyen
N az egységnyi térfogatban elhelyezkedõ dipólusok száma. Ekkor a dipólussûrûséget
a közegben a polarizáció vektora adja meg:
P= l= p ⋅ ⋅ = ⋅
NQ N 1 As
Asm 3 2 . (2.23)
m m
A dipólussûrûség mértékegysége és dimenziója megegyezik az eltolásvektoréval
(és a felületi töltéssûrûségével). Ez lehet véletlen, de aligha az.
A dipólussûrûség hatásának vizsgálata elõtt nézzük meg, miért is alakulnak ki a dipólusok.
Elõre kell bocsátani, hogy a közegek elektromosan általában semlegesek, a pozitív és negatív
töltések összege megegyezik, és így egészében semlegesítik egymást. Ez áll az anyag kisebb
részeire, atomokra és molekulákra is. Az elektromos tér hat az atomok és molekulák töltött
részecskéire, és igyekszik azokat elmozdítani. A pozitív és negatív részecskék ellenkezõ irányba
mozdulnak el. Elszakadni egymástól azonban nem tudnak, mert az atomot, ill. molekulát
összetartó erõk ezt megakadályozzák. A deformálódott anyagrészecske pozitív és negatív töltéseinek
középpontja többé nem esik egybe, és ez mindaddig fennáll, amíg a külsõ elektromos
tér hat. A tér jelenlétében tehát a közeg meghatározott dipólussûrûséggel rendelkezik.
Tételezzük fel, hogy a tér hatására kialakult dipólussûrûség egyenletes eloszlású.
Ekkor a közeg belsejében a szembeforduló pozitív és negatív töltések semlegesítik
egymást. Más a helyzet a dielektrikum felületén (2.7. ábra). A felületen a töltéssûrûség
éppen a kompenzálatlan polarizációs töltés
σ pol = P. (2.24)