Многие из нас со школы помнят, что электрическое поле не проникает в металлы, а в диэлектрики проникает на любое расстояние, ослабляясь в сколько-то раз.

Сложное поведение простой воды

Многие из нас со школы помнят, что электрическое поле не проникает в металлы, а в диэлектрики проникает на любое расстояние, ослабляясь в сколько-то раз. Величина, говорящая во сколько раз, называется диэлектрической проницаемостью. У воды она довольно велика и равна 81 (хотя есть много жидкостей, у которых она ещё выше, например у серной кислоты около 100). Но всё это справедливо только для постоянного поля и только при определённой температуре — диэлектрическая проницаемость зависит и от температуры, и от частоты электрических колебаний. И это лишь начало сложностей. Электрическое поле, и постоянное, и переменное, всё же проникает в металлы. Постоянное поле — по крайней мере на расстояние порядка межатомного. А переменное — на толщину, зависящую от частоты, и для высоких частот она тоже мала. Проникновение переменного электромагнитного поля в различные материалы мы наблюдаем всякий раз, когда выходим погреться на солнышко или когда включаем микроволновку. И в диэлектрики поле проникает не на любую глубину, потому что идеальных диэлектриков не бывает. Даже чистейшая вода обладает некоторой ионной проводимостью, которая на больших расстояниях подавляет поле. Это учитывается в более сложных теориях.

Всё сказанное более или менее известно, но сотрудники Института физики твёрдого тела РАН (г. Черноголовка) и Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского построили новую модель поведения электрического поля в воде. Они учли, что вода частично сохраняет тетраэдрическую структуру водородных связей, характерную для обыкновенного льда. Тогда перенос заряда в ней осуществляется не свободным движением ионов H₃O⁺ и OH^-, как в классической теории, а движением протонов вдоль водородных связей и переходом со связи на связь, как это происходит в обыкновенном льде...

№9, 2021