Жмурки с электричеством (Деревенский) - страница 28

Уф, надо дух перевести. Видите, в разговоре про электричество применительно к металлам — без зарядовых разбалансов худо получается. Применительно к воде — то же самое. Может, хотя бы у диэлектриков электрические свойства легко объясняются без учёта зарядовых разбалансов? Ну, что вы! Вот, например, важной характеристикой диэлектрического материала является его способность к ослаблению, в своём объёме, внешнего электрического «поля» — коэффициент этого ослабления называют диэлектрической проницаемостью. При внесении диэлектрической пластины между обкладками плоского конденсатора, «поле» внутри пластины оказывается слабее «поля» в конденсаторе до внесения пластины. Каким образом диэлектрик ослабляет внешнее «поле» в пределах своего объёма? Были бы в твёрдом диэлектрике свободные заряды, они разбежались бы к противоположным поверхностям пластины — положительные к одной, отрицательные к другой — и сбацали бы ослабляющее «поле». Увы, нет в диэлектрике свободных зарядов. Но даже в такой аховой ситуации настоящие теоретики не растерялись. Прежде всего, они лихо обтяпали дельце с материалами, в молекулах которых эффективные центры положительных и отрицательных зарядов немного раздвинуты. С электрической точки зрения, такая молекула выглядит палочкой о двух концах — на одном конце сидит некоторый положительный заряд, а на другом отрицательный. По-научному такая штука и называется «электрический диполь». Свободный диполь в электрическом «поле» ориентируется против вектора напряжённости — и между концами диполя результирующее «поле» оказывается слабее внешнего. Вот счастье-то привалило! Дальше, мол, всё проще простого: дипольные молекулы в диэлектрике разворачиваются против внешнего «поля» и, так сказать, ослабляют его! Дяденьки, а вы, так сказать, чувствуете разницу между молекулами свободными и входящими в состав твёрдого тела? Может, вы полагаете, что молекулы в твёрдом теле могут свободно крутиться-вертеться по двум углам, как пассатижи в полёте? И что в твёрдом теле, построенном из таких вертлявых молекул, нет никаких межмолекулярных связей? А какие же тогда нечистые силы поддерживают кристаллическую решётку? Или расчёт был на то, что для восприятия вашей теории надо в себе дурака включить?

Да и потом — многие молекулы ведь не являются диполями. Как же ослабляют внешнее поле диэлектрики, состоящие из таких молекул? Здесь теоретиков заклинило на том, что, под действием внешнего «поля», обычные молекулы превращаются в диполи, т.е. их эффективные противоположные заряды разъезжаются — как копыта у коровы на льду. Вот вам, мол, и дипольчики, вот вам, мол, и ослабление внешнего «поля»! Да, душевно получается. только вы, любезные, прикиньте — по вашим же замечательным формулам — насколько должны разъезжаться заряды в молекулах, чтобы обеспечивать наблюдаемые ослабления «поля». Особенно — в случае сегнетоэлектриков, у которых диэлектрическая проницаемость составляет десятки тысяч и более. У вас должны получиться чудовищные разъезжания зарядов, превышающие межмолекулярные расстояния — и это при напряжённостях «поля», ещё далёких от пробивных. Такого надругательства кристаллическая решётка не перенесла бы — рассыпалась бы в прах. Однако — не рассыпается. Чихала она на ваши баечки про то, как «поле» в диэлектрике гасят молекулы, превратившиеся в дипольчики! Кстати, согласно этим баечкам, молекулы превращаются в дипольчики во всём объёме диэлектрика — чтобы гасить «поле» мощью всего дружного коллектива. Да, навалиться всем скопом — оно, конечно, легче. Но есть одна заковыка: всем скопом здесь наваливаться бесполезно. «Поле» между пластинами плоского конденсатора создаётся макроскопическим разделением противоположных зарядов. И ослаблено оно может быть лишь макроскопическим же разделением зарядов — например, противоположными зарядами, индуцированными на той и другой поверхностях диэлектрической пластины. Диполи внутри пластины могут быть ориентированы хоть прямо, хоть вкривь и вкось — это всё равно не даст ослабления внешнего «поля», поскольку средняя объёмная плотность заряда в толще пластины будет по-любому равна нулю. В деле ослабления внешнего «поля» придётся отдуваться только поверхностным зарядам на противоположных сторонах пластины. Для молекулярных диполей создать такие заряды — слабо. А для зарядовых разбалансов — милое дело!