electrodynamics:res2.12

2.12. Внутрь разомкнутого конденсатора мгновенно вставляют электрет–брусок, состоящий из частиц с дипольными моментами $\vec d _0$, ориентированными одинаково и ортогонально пластинам конденсатора, расстояние между которыми $h$. Число частиц в единице объема $n_0$. Размеры электрета совпадают с размерами конденсатора. Найти напряжение на пластинах конденсатора.


Дипольный момент $\vec{P}$ единицы объема среды электрета $\vec{P}=n_{0}\vec{d}_{0}$ можно вычислить через среднюю концентрацию $n_{0}$ элементарных диполей с дипольным моментом $\vec{d}_{0}.$ С другой стороны мы знаем связь между векторами в среде: $\vec{D}=\vec{E}+4\pi\vec{P}.$

Примем, что первоначально поле в конденсаторе отсутствовало $\vec{E}_{0}=0,$ тогда первоначально небыло и зарядов на обкладках конденсатора и из сохранения заряда, он не появится и после внесения электрета. Тогда: $D_{2n}-D_{1n}=D-0=4\pi\sigma=0,$ т.е. $D=0$.

Выразим теперь напряжённость $E=-4\pi n_{0}d_{0},$ а по ней найдём и разность потенциалов:

$$U=Eh=4\pi n_{0}d_{0}h.$$