Wie verändert ein Dielektrikum das elektrische Feld?

Mein Lehrbuch versucht zu erklären, warum das Hinzufügen eines Dielektrikums zwischen zwei Leitern eine Änderung des Feldes im Inneren bewirkt. Sie liefern folgendes Bild:

Illustration von elektrischen Dipolen

Ich verstehe nicht, wie das zweite Bild dem dritten Bild entspricht. Warum erzeugt die Polarisierung und Ausrichtung der Moleküle ein elektrisches Feld in der gezeigten Richtung?

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Am Ende steht das Nettoergebnis. Die blauen und roten Punkte in der Mitte des zweiten Diagramms „heben sich sozusagen auf“. Dies führt dazu, dass das dritte Diagramm ein genaues Modell der realen physikalischen Situation im zweiten Diagramm ist.

Ich verstehe nicht, was du mit stornieren meinst. Wenn sich alle roten und blauen Punkte mit dem anderen Punkt im Paar aufheben, haben Sie am Ende nichts! Außerdem gibt es einen Abstand zwischen ihnen, sodass sie sich nicht aufheben können, da sie sich nicht am selben Ort befinden.
Diejenigen, die sich aufheben, sind die Paare ohne die Linie zwischen ihnen. Dadurch bleiben Ihnen nur die Punkte an den Rändern.
Außerdem mache ich keine physikalischen Aussagen darüber, was das Diagramm vermitteln soll.
Aber warum sollten sie sich mit denen aufheben, mit denen sie nicht verbunden sind, anstatt mit denen, mit denen sie verbunden sind?

Jedes der rot-blauen Paare, die durch eine Linie verbunden sind, ist ein elektrischer Dipol. Die positiven und negativen Pole jedes Dipols sind durch einen kleinen Abstand getrennt und haben folglich ein kleines Moment .

Die Felder jedes dieser kleinen Dipole addieren sich, und um die Analyse zu vereinfachen, können wir uns diese kleinen Dipole als eine kleinere Anzahl größerer Dipole mit einem größeren Moment vorstellen. Dies wird im Bild ganz rechts durch einen größeren Abstand zwischen den roten und blauen Punkten dargestellt.

Ihre Hauptfrage wird von @MathEE beantwortet. Aber die blauen und roten Punkte im letzten Diagramm sollten wahrscheinlich größer oder von einer anderen Farbe sein, um zu zeigen, dass der Gesamteffekt nicht derselbe ist wie beim Betrachten der Enden (andernfalls würde die Dicke des Dielektrikums keine Rolle spielen). In dem dielektrischen Material sind die Moleküle ziemlich zufällig orientiert. Wenn das elektrische Feld angelegt wird, braucht es Energie, um diese Moleküle in eine Richtung zu drehen (das Feld wirkt auf das Dielektrikum), und kämpft gegen die lokalen elektrischen Felder der Moleküle, in deren Nähe sie sich befinden. Dadurch wird das elektrische Feld reduziert und es wird mehr Ladung benötigt, um das elektrische Feld konstant zu halten - vorausgesetzt, die Kappe ist an eine Spannungsquelle angeschlossen. Diese Energie wird freigesetzt, wenn sich das Feld ändert. So erhöht ein Dielektrikum die Kapazität zwischen den Platten eines Kondensators. Anstatt nur Energie im elektrischen Feld zu speichern, wird etwas mechanisch gespeichert, wie beim Zusammendrücken einer Feder. In Elektroniktexten wird der gesamte Effekt unter Verwendung der Oberflächenladung der Dielektrika behandelt, anstatt das elektrische Feld in das Dielektrikum zu integrieren.

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