Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

E1.21 Dielektrische
Flüssigkeit wird durch E-
Feld polarisiert und
gegen die Schwerkraft in
das E-Feld gezogen
30 Experimentalphysik 1 für Biologen & Chemiker
Permanente Dipolmomente und Ladungsschwerpunkte S +/- einiger Moleküle. Die Dipolmomente µi der
einzelnen Bindungen addieren sich vektoriell zu einem Gesamtdipolmoment µ auf. Das symmetrische
lineare CO2-Molekül hat kein resultierendes permanentes Dipolmoment, da sich die beiden
entgegengesetzt gleichgroßen Dipolmomente der beiden C=O-Doppelbindungen gegenseitig
kompensieren. Quelle: Demtröder 2, Abb. 1.51, S. 32
Die Vektorsumme aller Dipolmomente (induziert oder permanent) in N Molekülen
pro Volumeneinheit V wird Polarisation P genannt:
1
P = ⋅∑µ
el, i.
V
Damit ist auch die Polarisation ein Vektor.
Die Polarisation erzeugt nur an den Stirnflächen des Dielektrikums
Oberflächenladungen, da sich im Inneren des Dielektrikums die
entgegengesetzten Ladungen benachbarter induzierter Dipole jeweils
kompensieren können.
Das äußere elektrische Feld E
verringert sich in einem
Dielektrikum aufgrund von
Polarisationserscheinungen.
i
Die durch das äußere elektrische Feld erzeugte Polarisation im
Dielektrikum führt zu Oberflächenladungen auf den Stirnflächen des
Dielektrikums in einem Randbereich der Dicke d. Quelle: Demtröder 2,
Abb. 1.39 und 1.41, S. 24f.
Die so erzeugte Flächenladungsdichte σpol aus induzierten Dipolen hängt mit der
Polarisation wie folgt zusammen: