Comprensión de las cargas de polarización de la superficie y el volumen

La polarización dieléctrica ocurre desde moléculas polares . El trabajo realizado por un campo externo se comporta como una carga, pero a diferencia de los electrones en un material, estas cargas no pueden moverse. Por lo tanto, si tuviera algún material dieléctrico, querría poder averiguar qué le hace un campo eléctrico externo.

\ $ P_ {pv} \ $ es la carga limitada, está bloqueada dentro de las moléculas polares, no van a escapar del material y se mueven por un cable.

\ $ P_ {ps} \ $ es el cargo de superficie. Podría haber cargos en la superficie, estos deben ser contabilizados.

Los agrega a ambos y sabe cuánta carga tiene (y qué tipo de cosas útiles puede hacer con ella, como la energía de la tienda)

Supongo que su fórmula es aplicable a materiales dieléctricos no uniformes (no homogéneos y / o anisotrópicos).

Si el material es homogéneo e isotrópico, no veo ninguna forma de que se desarrolle una carga de polarización volumétrica, por lo que su dificultad para comprender por qué está justificada, desde mi punto de vista.

Si el material no es homogéneo, puede ver cómo puede desarrollarse la carga si lo considera compuesto de múltiples porciones de materiales homogéneos. Básicamente, la carga de superficie en cada interfaz es lo que constituye la carga de volumen en la porción de material en su conjunto.

Para materiales anisotrópicos, paso :-) pero es posible que desee consultar "Electricidad y magnetismo" de Purcell, tercera edición, sección 10.11 "El campo de una carga en un medio dieléctrico y la Ley de Gauss". Figura 10.28 en pág. 498 le da una pista sobre cómo una sola carga libre colocada dentro de un dieléctrico isotrópico por lo demás da lugar a una polarización con divergencia positiva.

De todos modos, aquí hay algo de comodidad que proviene del intercambio de pila de Física: La densidad de la carga de polarización es cero ¿Siempre para dieléctricos homogéneos lineales isotrópicos?

  

Me parece que la densidad volumétrica de la carga de polarización en un   El dieléctrico isotrópico homogéneo lineal en un campo externo siempre es   cero. Encuentro esto sorprendente

     

¿Por qué sorprender? Un campo externo uniforme no puede producir carga en el   gran parte de cualquier material neutro, aislado, ya sea de conducción o   dieléctrico. Toda la carga estará en la superficie. De hecho, esto es   Incluso más cierto para un dieléctrico. Todas las cargas positivas y negativas.   están fuertemente unidos. El campo puede desplazarlos ligeramente en dipolos,   pero a nivel macroscópico todavía no hay carga neta en el   volumen.

También dan una referencia:

  

[...] ciertamente [ densidades de carga locales ] no puede [ surgir ]   Para un material isotrópico, uniforme.   Esto se da en Jackson (compare 4.39 a 4.33). No creo que el   La condición de linealidad es necesaria. Estaría interesado en saber si   isotropía es.