Выберите, пожалуйста, |
Описание программы dielek-pПрограмма dielek-p. Программа предназначена для помощи учителю при объяснении темы "Ди- электрики в электрическом поле" - той ее части, которая посвящена по- лярным диэлектрикам. Неполярные диэлектрики рассматриваются в програм- ме dielek-n. Вначале ученики видят схему строения молекулы воды как представите- ля полярного диэлектрика, распределение в ней положительных и отрица- тельных зарядов. Последовательно нажимая на любую клавишу, преподава- тель демонстрирует возможность представить эту молекулу в виде диполя и показывает, как ведет себя диполь во внешнем электрическом поле. После этого компьютер предлагает ввести величину напряженности внешнего электрического поля и показывает модель поведения множества диполей куска диэлектрика,помещенного в это поле, силовые линии кото- рого изображены желтыми стрелками. Если введена была напряженность,равная нулю (отсутствие поля), то все диполи совершают беспорядочные тепловые колебания. В любом мысленно выделенном макроскопическом объеме изолятора отсутствуют некомпенсиро- ванные заряды. В этом убеждаемся, нажимая клавиши "i" или "о". При этом программа выделяет в том или другом месте внутри куска некоторые объемы. Подсчет дает равенство в среднем количества отрицательных и положительных зарядов в каждом объеме. При введении напряженности отличной от нуля можно видеть, что дипо- ли, продолжая участвовать в тепловом движении, большую часть времени оказываются в таком положении, при котором положительные их концы сме- щены в направлении силовых линий, а отрицательные - против них. Хотя при этом внутри любого макроскопического объема по прежнему отсутству- ют некомпенсированные заряды (снова применяем клавиши "i" и "о"), но на тех поверхностях диэлектрика, в которые входят и из которых выходят силовые линии расположились с одной стороны положительные, а с другой - отрицательные концы диполей. Это эквивалентно появлению на указанных поверхностях зарядов, которые, впрочем,невозможно снять с диэлектрика, переместить куда либо (ведь они входят в состав диполей) и поэтому на- зываются связанными зарядами. На экране такие заряды изображаются значками "+" и "-". Поляризация приводит к появлению внутреннего поля (его силовые линии изображены в виде зеленых пунктирных стрелок) ,свя- занного с поверхностными зарядам и направленного против внешнего поля. В результате суммарное поле внутри изолятора оказывается слабее, чем вне его. Величина, показывающая во сколько раз ослабляется напряжен- ность поля внутри однородного диэлектрика по сравнением с напряжен- ностью в вакууме, как известно, называется его диэлектрической прони- цаемостью. Изменяя напряженность внешнего поля (как это сделать - объ- яснено на экране), наблюдаем, что чем она больше, тем больше порядка в поведении диполей, тем сильнее выражена поляризация. Для наибольшей наглядности и последовательности рекомендуем начи- нать демонстрацию с напряженности, равной нулю, а затем увеличивать ее ступеньками по 100 единиц до предельного значения 350 единиц. Подчер- киваем, что программа является сугубо демонстрационной и не может ис- пользоваться для моделирования процессов учениками. |