ФІЗИКА ДЛЯ БАКАЛАВРІВ. ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ
ІІ. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ В РЕЧОВИНІ
Добре відомо, що середовище істотно впливає на електричне поле. Це пояснюється тим, що всяка речовина є сукупністю великої кількості атомів, що складаються із заряджених частинок – ядер та електронів, які створюють мікроскопічне електричне поле (“мікрополе”) атома \(\vec{E}_{\text{мікро}}\). Через загальну електричну нейтральність атома та швидкий рух зарядів, мікрополе має помітну величину лише в околі атома і хаотично змінюється в часі внаслідок теплового руху атомів. Тому при описі поля в речовині використовують усереднене мікроскопічне поле \({\vec E}{}'=\langle E_{\text{мікро}}\rangle\), яке називають внутрішнім або власним макроскопічним полем (макрополем) речовини. При цьому, аби величина \({\vec E}{}'\) визначала поле локально (в кожній точці середовища), усереднення проводиться по так званому фізично нескінченно малому об’єму — ділянці, яка за розмірами практично є точковою, але містить макроскопічну кількість атомів. При такому усередненні згладжуються всі нерегулярності та швидкі зміни поля на відстанях порядку міжатомних, але зберігаються плавні зміни макроскопічного поля.
Через хаотичність теплового руху атомів, мікрополя зазвичай є компенсованими, і власне макроскопічне поле в речовині є відсутнім. Але при вміщенні зразка речовини в зовнішнє електричне поле воно спричинює переміщення негативних і позитивних зарядів атомів у взаємно протилежних напрямках, що порушує компенсацію мікрополів. Як наслідок, у речовині виникне власне макроскопічне поле, що разом із зовнішнім утворює результуюче поле з іншою напруженістю.
Описане переміщення зарядів під дією поля відбувається в усіх речовинах, але його особливості і ступінь впливу на поле істотно залежить від внутрішньої будови речовини. З огляду на це всі речовини поділяються на два класи — діелектрики і провідники. За електричними властивостями розрізняють іще один клас речовин — напівпровідники. Але за характером впливу на електричне поле вони є просто недосконалими діелектриками.
Електричні властивості діелектриків і провідників та їхній вплив на електричне поле розглядаються в наступних розділах: