Elektrische verplaatsing, aangeduid met d , is een vectorveld dat de reactie van een materiaal op een toegepast elektrisch veld beschrijft. Het speelt een cruciale rol bij het begrijpen van het gedrag van elektrische velden in diëlektrische materialen, die materialen zijn die kunnen polariseren in reactie op een elektrisch veld.

Hier is een uitsplitsing:

wat het vertegenwoordigt:

* d is een maat voor het totale elektrische veld in een materiaal, rekening houdend met zowel het toegepaste externe veld als het interne veld gecreëerd door de polarisatie van de samenstellende moleculen van het materiaal.

* Het kwantificeert de hoeveelheid elektrische flux die door een bepaald gebied gaat.

* De eenheden zijn Coulombs per vierkante meter (C/m²).

Relatie met andere velden:

* elektrisch veld (e): De elektrische verplaatsing is gerelateerd aan het elektrische veld met de volgende vergelijking:

d =ε₀e + p

waar:

* ε₀ is de permittiviteit van vrije ruimte (een constante).

* p is de polarisatiedichtheid van het materiaal, dat het dipoolmoment per volume -eenheid vertegenwoordigt.

* polarisatie (P): De polarisatie van een materiaal is de reactie van zijn samenstellende moleculen op een aangelegd elektrisch veld. Het omvat de afstemming van moleculaire dipolen of het creëren van geïnduceerde dipolen.

Betekenis:

* Inzicht in diëlektrisch gedrag: Elektrische verplaatsing is de sleutel om te begrijpen hoe diëlektrische materialen reageren op elektrische velden en hoe ze energie opslaan.

* Elektrostatische problemen oplossen: Het vereenvoudigt berekeningen in situaties waarbij diëlektrische materialen betrokken zijn door de gecombineerde effecten van het externe veld en de polarisatie van het materiaal in te kappen.

* Toepassingen in condensatoren en isolatoren: Het is cruciaal voor het begrijpen van het gedrag van condensatoren, waarbij diëlektrische materialen worden gebruikt om de capaciteit te vergroten, en bij isolatoren, waar het helpt bij het bepalen van hun afbraaksterkte.

Voorbeeld:

Overweeg een parallelle plaatcondensator met een diëlektrisch materiaal tussen de platen. Wanneer een spanning wordt toegepast, wordt een elektrisch veld tussen de platen gemaakt. Het diëlektrische materiaal polariseert, waardoor een intern veld ontstaat dat zich verzet tegen het externe veld. De elektrische verplaatsing is goed voor zowel het externe veld als het interne veld, waardoor een compleet beeld van het elektrische veld binnen het materiaal wordt gegeven.

Samenvattend is elektrische verplaatsing een waardevol concept in elektromagnetisme, waardoor we het gedrag van elektrische velden in materialen kunnen begrijpen en ons in staat stellen problemen op te lossen met betrekking tot diëlektrische eigenschappen, capaciteit en isolatie.