Ηλεκτρική Μετατόπιση

Βοηθητικό ηλεκτρικό πεδίο, ηλεκτρική μετατόπιση ή ηλεκτρικό διάνυσμα είναι όλοι όροι που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν την πτυχή ενός ηλεκτρικού πεδίου που σχετίζεται αποκλειστικά με την παρουσία διαχωρισμένου ελεύθερου ηλεκτρικού φορτίου, με τη συμβολή τυχόν ηλεκτρικών φορτίων που συνδέονται μεταξύ τους σε ουδέτερα άτομα ή μόρια που αποκλείονται σκόπιμα. Το ηλεκτρικό φορτίο μεταφέρεται μεταξύ δύο παράλληλων μεταλλικών πλακών που ήταν αρχικά αφόρτιστες. Ως αποτέλεσμα, η μία πλάκα φορτίζεται θετικά και η άλλη αρνητικά κατά την ίδια ποσότητα και δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των δύο πλακών.

Ηλεκτρική μετατόπιση 

Το φορτίο ανά τετραγωνική ίντσα που θα κινούνταν σε ένα στρώμα του αγωγού εάν τοποθετούνταν σε ένα ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται ηλεκτρική μετατόπιση και ονομάζεται d. Γράφεται ως δ. Με άλλα λόγια, η πυκνότητα ηλεκτρικής ροής είναι ένα άλλο όνομα για αυτό. Για να καταλάβουμε πώς αντιδρούν τα υλικά σε ένα ηλεκτρικό πεδίο Ε, χρησιμοποιείται ηλεκτρική μετατόπιση. Στην εξίσωση του Maxwell, εμφανίζεται ως διανυσματικό πεδίο. Εάν θέλετε να μετρήσετε πόσο ηλεκτρικό ρεύμα κινείται, χρησιμοποιείτε τη μονάδα SI του Coulomb ανά τετραγωνικό μέτρο.

D =0E+P

Πού, 

0-διαπερατότητα κενού

P-Πυκνότητα πόλωσης

Ηλεκτρονικό πεδίο

Πεδίο D-ηλεκτρικής μετατόπισης

Σε αυτή την περίπτωση, θετικά και αρνητικά φορτία μέσα στο υλικό κινούνται προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου και η κατανομή των αρνητικών φορτίων κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό συμβαίνει επειδή τα δεσμευμένα φορτία μέσα στο υλικό ανταποκρίνονται στο ηλεκτρικό πεδίο. Πριν τοποθετηθεί το ηλεκτρικό πεδίο στο υλικό, έχουν σχηματιστεί ηλεκτρικά δίπολα.

Μια ηλεκτρική μετατόπιση, βοηθητικό ηλεκτρικό πεδίο ή ηλεκτρικό διάνυσμα αντιπροσωπεύει το χαρακτηριστικό ενός ηλεκτρικού πεδίου που σχετίζεται μόνο με την παρουσία διαχωρισμένων ελεύθερων ηλεκτρικών φορτίων, εξαιρουμένης της συνεισφοράς τυχόν ηλεκτρικών φορτίων που συνδέονται μεταξύ τους σε ουδέτερα άτομα ή μόρια. Η μία πλάκα φορτίζεται θετικά και η άλλη φορτίζεται αρνητικά κατά ίση ποσότητα όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο από μια πλάκα μεταφέρεται σε μια άλλη πλάκα που ήταν προηγουμένως αφόρτιστη. Αυτό το φαινόμενο προκαλείται από την πόλωση φορτίου στη μόνωση όταν μια μονωμένη πλάκα τοποθετείται ανάμεσα σε δύο φορτισμένες πλάκες. Τα ατομικά ηλεκτρόνια που είναι αρνητικά φορτισμένα (δηλαδή, δεσμευμένα στη θετική πλάκα) μετακινούν μια ατομική διάμετρο ή μικρότερη προς την πλάκα που είναι θετικά φορτισμένη (δηλαδή, αδέσμευτα). Πριν από την εφαρμογή της μόνωσης, το ηλεκτρικό πεδίο είχε υψηλότερη τιμή πριν χρησιμοποιηθεί η μετατόπιση φορτίου ή η πόλωση για να ελαχιστοποιηθεί αυτή η τιμή. Εξαιτίας αυτού, το ηλεκτρικό πεδίο Ε έχει δύο συνιστώσες:το P, το οποίο καθορίζεται από τα δεσμευμένα φορτία πόλωσης και το D, το οποίο καθορίζεται από τα ελεύθερα διαχωρισμένα φορτία στις πλάκες. Η σχέση μεταξύ των τριών διανυσμάτων D, E και P είναι D =0E + P στο σύστημα meter-kilogram-second ή SI (όπου 0 είναι μια σταθερά, η διαπερατότητα ενός κενού). Είναι D =E + 4P στο σύστημα των εκατοστών-γραμμαρίων-δευτερόλεπτων. Είναι δυνατός ο προσδιορισμός της ηλεκτρικής μετατόπισης ή D», διαιρώντας το δωρεάν φορτίο της πλάκας με την επιφάνεια της. Το D αναφέρεται μερικές φορές ως πυκνότητα ηλεκτρικής ροής ή πυκνότητα επιφάνειας ελεύθερου φορτίου λόγω της στενής σχέσης μεταξύ ηλεκτρικής ροής και ηλεκτρικού φορτίου. Για την ηλεκτρική μετατόπιση σε MKS, τα κουλόμπ ανά τετραγωνικό μέτρο είναι η τυπική μονάδα μέτρησης. Το E (statvolts ανά δευτερόλεπτο) και το D (δύνες ανά ηλεκτροστατική μονάδα) έχουν τις ίδιες διαστάσεις στο σύστημα εκατοστών γραμμαρίων δευτερολέπτου.

Τι είναι η πυκνότητα πόλωσης;

Ένα διανυσματικό πεδίο στον κλασικό ηλεκτρομαγνητισμό γνωστό ως πυκνότητα πόλωσης (μερικές φορές γνωστό ως ηλεκτρική πόλωση ή απλώς πόλωση) είναι ένα διάνυσμα που αντανακλά την πυκνότητα μόνιμων ή επαγόμενων ηλεκτρικών διπολικών ροπών σε ένα διηλεκτρικό μέσο. Η πόλωση ενός διηλεκτρικού προκαλείται από την απόκτηση ηλεκτρικής διπολικής ροπής από τα μόριά του όταν υποβάλλεται σε εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Για κάθε μονάδα όγκου διηλεκτρικού υλικού, η ηλεκτρική διπολική ροπή που προκαλείται στην ηλεκτρική πόλωση του διηλεκτρικού, η επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου στη συμπεριφορά ενός υλικού καθορίζεται από την πυκνότητα πόλωσής του. αυτή η πυκνότητα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον χαρακτηρισμό δυνάμεων που δημιουργούνται από τέτοιες αλληλεπιδράσεις. Η απόκριση ενός υλικού σε ένα μαγνητικό πεδίο μετριέται σε μαγνητισμό από τη μαγνήτισή του. Το P αντιπροσωπεύει την πυκνότητα πόλωσης ως διάνυσμα και η μονάδα μέτρησης SI είναι coulombs ανά τετραγωνικό μέτρο (cpsm).

Συμπέρασμα 

Το ηλεκτρικό φορτίο μεταφέρεται μεταξύ δύο παράλληλων μεταλλικών πλακών που αρχικά ήταν αφόρτιστες. Η μία πλάκα φορτίζεται θετικά και η άλλη φορτίζεται αρνητικά κατά ίση ποσότητα όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο από μια πλάκα μεταφέρεται σε άλλη πλάκα. Αυτό το φαινόμενο προκαλείται από την πόλωση φορτίου στη μόνωση όταν μια μονωμένη πλάκα τοποθετείται ανάμεσα σε δύο φορτισμένες πλάκες. Η ηλεκτρική μετατόπιση, ή D' προσδιορίζεται διαιρώντας το ελεύθερο φορτίο της πλάκας με την επιφάνεια της. Το D αναφέρεται μερικές φορές ως πυκνότητα ηλεκτρικής ροής ή πυκνότητα επιφάνειας ελεύθερου φορτίου. Στο MKS, τα κουλόμπ ανά τετραγωνικό μέτρο είναι η τυπική μονάδα μέτρησης.