Indukcja elektryczna

Indukcja elektryczna

Indukcja elektryczna, znana także jako przesunięcie elektryczne, to wektorowa wielkość opisująca pole elektryczne w dielektryku, który znajduje się w zewnętrznym polu elektrycznym. W wyniku działania tego pola dochodzi do przesunięcia ładunków dodatnich i ujemnych w dielektryku, co prowadzi do powstania ładunku indukowanego na jego powierzchni. Indukcję elektryczną definiuje się jako stosunek ładunku indukowanego do pola przekroju tej powierzchni prostopadłej do linii pola elektrycznego:

$mathbf\{D\}\; =\; frac\{Q\}\{mathbf\{S\}\}.$

Obliczenia indukcji elektrycznej

Indukcja elektryczna nie zależy od medium, w którym istnieje pole, i może być obliczana jako iloczyn natężenia pola elektrycznego i współczynnika przenikalności elektrycznej materiału:

$mathbf\{D\}\; =\; varepsilon\; mathbf\{E\}.$

Prawo Gaussa dla dielektryków można zapisać jako:

$nabla\; cdot\; mathbf\{D\}\; =\; rho\_\{sw\}.$

Ładunek całkowity w układzie składa się z:

• ładunków swobodnych,
• ładunków związanych, wytworzonych przez pole elektryczne.

Relacje z polaryzacją elektryczną

Indukcję elektryczną definiuje się tak, aby prawo Gaussa przyjęło formę:

$mathbf\{D\}\; =\; varepsilon\_0\; mathbf\{E\}\; +\; mathbf\{P\},$

gdzie:

• $mathbf\{E\}$ – natężenie pola elektrycznego,
• $varepsilon\_0$ – przenikalność elektryczna próżni,
• $mathbf\{P\}$ – polaryzacja elektryczna materiału.

Dla większości materiałów polaryzacja jest liniową funkcją natężenia, co prowadzi do:

$mathbf\{P\}\; =\; chi\; varepsilon\_0\; mathbf\{E\},$

gdzie:

• $varepsilon$ – przenikalność elektryczna materiału,
• $chi$ – podatność elektryczna.

Właściwości przenikalności elektrycznej

W materiałach nieliniowych przenikalność elektryczna może zależeć od natężenia pola oraz jego wcześniejszych wartości, co prowadzi do zjawiska histerezy. W ośrodkach anizotropowych wektory natężenia i indukcji pola elektrycznego nie są równoległe, co skutkuje różnymi wartościami przenikalności w różnych kierunkach oraz zjawiskiem podwójnego załamania światła.

Jednostka

Jednostką indukcji elektrycznej w układzie SI jest kulomb na metr kwadrat (C/m²), co oznacza, że jest to miara gęstości powierzchniowej ładunku na powierzchni ciała prostopadłej do linii zewnętrznego pola elektrycznego.

Bibliografia

Nie podano źródeł. Kategoria: Wielkości elektryczne.