Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и диэлектрик претерпевают изменения. В составе атомов и молекул имеются положительные и отрицательные заряды (ядра, электроны). Электроны движутся в пределах атома или молекулы с огромной скоростью, их положения меняются, и действие каждого электрона на заряды будет таким, как если бы он находился в покое в некоторой точке, которая является усредненным положением электронов во времени.
Если расстояния превышают размеры молекулы, то действие всех электронов молекулы эквивалентно действию суммарного заряда, помещенного в некоторую точку внутри молекулы. Эта точка называется центром тяжести отрицательных зарядов, Действие же ядер эквивалентно действию их суммарного заряда, помещенного в центр тяжести положительных зарядов. Ясно, что центр положительных зарядов определяется радиус-вектором:
,
где- радиус-вектор точки, в которой появляется -ый положительный заряд - суммарный положительный заряд молекулы.
Радиус-вектор центра тяжести отрицательных зарядов равен:
.
Ясно, что суммарный положительный заряд молекулы равен суммарному отрицательному заряду, взятому с обратным знаком.
В отсутствие внешнего электрического поля центры положительных и отрицательных зарядов могут совпадать (молекула неполярна), либо не совпадать (молекула полярна, эквивалентна электрическому диполю). Полярная молекула обладает собственным электрическим моментом.
.
Если для положительных и отрицательных зарядов применить единую нумерацию, то
. (1.2.1)
Если система зарядов в целом нейтральна, то выражение (1.2.1) не зависит от выбора точки, относительно которой берутся радиус-векторы. Неполярные молекулы собственным электрическим моментом не обладают. Под действием внешнего электрического поля заряды в неполярной молекуле смещаются друг относительно друга: положительные по направлению поля, отрицательные - против поля. В результате молекула приобретает электрический момент, пропорциональный напряженности поля:
где - поляризуемость молекулы.
Явление, заключающееся в возникновении в каждом объеме диэлектрика макроскопического электрического дипольного момента, называется поляризацией.
Процесс поляризации неполярной молекулы можно объяснить, если представить, что положительные и отрицательные заряды молекулы связаны друг другом силами, пропорциональными их смещению, то есть неполярная: молекула ведет себя как упругий диполь.
Действие внешнего поля на полярную молекулу сводится к стремлению повернуть молекулу так, чтобы ее электрический момент установился по направлению поля. На величину же электрического момента внешнее поле практически не влияет, то есть молекула ведет себя как жесткий диполь.