Indukcja elektryczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Indukcja elektryczna – w fizyce wielkość używana do opisu pola elektrycznego, występuje między innymi w równaniach Maxwella. Opisuje natężenie pola elektrycznego wewnątrz ciała[1].

Definicja[edytuj]

Indukcja elektryczna wewnątrz ciała równa jest natężeniu pola elektrycznego poza ciałem, pomnożonemu przez współczynnik przenikalności elektrycznej materiału:

Oznacza to, że indukcja elektryczna zależy od właściwości elektrycznych ciała (materiału) (w przeciwieństwie do natężenia pola elektrycznego).

Prawo Gaussa można wtedy zapisać jako:

Co w wersji różniczkowej odpowiada:

gdzie:

Ładunek całkowity są to wszystkie ładunki występujące w układzie zarówno te wprowadzone do układu zwane ładunkami swobodnymi jak i te, zwane ładunkami związanymi, wytworzone w układzie przez pole elektryczne.

Indukcję elektryczną D definiuje się tak by prawo Gaussa dla dielektryków przyjęło postać:

Porównując obie postaci równania przyjmuje się:

gdzie:

E – natężenie pola elektrycznego,
przenikalność elektryczna próżni,
Ppolaryzacja elektryczna materiału.

Jeśli polaryzacja jest liniową funkcją natężenia, co zachodzi dla większości materiałów, przy niezbyt dużych natężeniach pola elektrycznego, to zachodzi:

gdzie:

przenikalność elektryczna materiału,
podatność elektryczna.

Wówczas

Dla liniowych i izotropowych substancji przenikalność elektryczna jest stałą.

W ośrodkach nieliniowych przenikalność elektryczna zależy od natężenia pola elektrycznego, może także zależeć od wcześniejszych wartości natężenia pola elektrycznego (histereza), takie własności wykazują ferroelektryki.

W ośrodkach anizotropowych wektory natężenia i indukcji pola elektrycznego mogą nie być równoległe, przenikalność elektryczna nie jest wówczas stałą, lecz tensorem. Oznacza to, że w ośrodku takim przenikalność ma różne wartości w różnych kierunkach. To pociąga za sobą różnicę w prędkości rozchodzenia się światła (patrz związek powyżej) – a zatem i współczynnika załamania – zależnie od kierunku polaryzacji światła. Zjawisko to nazywa się podwójnym załamaniem albo dwójłomnością. Spośród substancji naturalnych zjawisko dwójłomności wykazuje między innymi kalcyt.

Jednostka[edytuj]

Jednostką indukcji elektrycznej w układzie SI jest kulomb na metr kwadrat (C/m²).

Przypisy

Bibliografia[edytuj]