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誘電分極

 

導体に帯電した物質を近づけると、静電誘導が起きる。 これは導体内部の自由電子が、帯電した物体に引き付けられる、もしくは引き離されるために起こるのであった。 自由電子は、導体内部を自由に移動できるので、正に強く帯電した物体を近づけた場合、導体内部のほとんどの自由電子が引き寄せられる。

 

もしも絶縁体に帯電した物体を近づけた場合はどうなるのであろうか?

何も起きないのであろうか?実は、帯電した物体を絶縁体に近づけた場合でも、変化は起きるのである。 これを説明する前に帯電した物体を近づける前の通常の絶縁体の状態を簡単に説明する。


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図1 通常の絶縁体

図1に誘電体の通常の状態を示した。誘電体は分子(または原子)によって構成されており、その分子は正の電荷を持った陽子と負の電荷を持った電子によって構成されている。 この時、分子1つに注目すると、分子の中で正負の電荷が無数に並べられた状態になっているのである。 通常、この場合、負の電荷と正の電荷の領域は決まった方向ではなく、それぞれ色々な方向を向いているのである。 ここに帯電した物体を近づけてみることにする。


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図2 帯電した棒を近づけられた絶縁体

絶縁体に、正に帯電した物体を近づけると、なんとそれぞれの分子の負に帯電している領域がその物体側を向くのである。 当然ではあるが、反対側に正に帯電した領域が向く。 絶縁体内部は、正と負が相対しているので、これらは打ち消しあって帯電は生まれない。

しかし、表面ではペアを作れなかった分子の片側がむき出しになる。 これによって、正に帯電した物体を近づけられた面は負に、反対側の表面は負に帯電するのである。 この現象を

誘電分極

と呼び、誘電分極を引き起こす物体を

誘電体

と呼ぶ。 導体の場合は自由電子が導体内を移動し、静電誘導を引き起こすが誘電分極の場合は、表面のみが帯電するだけなので、誘電体が表面に作る電荷は、静電誘導を起こした導体より弱い。

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