Провідник в електростатичному полі.

Спочатку розглянемо процеси в діелектрику, які виникають в даному електричному полі. Зовнішнє поле викликає зміщення орбіт електронів, тобто поляризацію атомів. Виникає поляризаційне поле,яке приводить за принципом суперпозиції до зменшення в разів зовнішнє поле .

- діелектрична проникність діелектрика.

Зміщення зарядів обмежено кордонами атому,оскільки

в діелектриках електрони надто міцно утримуються

атомом,це приводить до зниження, але ніколи не

знищує його зовсім, навіть для .

Принципово інша ситуація виникає, коли в електростатичне поле вноситься провідник, де практично всі валентні електрони вільні і рух нічим не обмежений. Тут зміщення зарядів буде відбуватись до тих пір, поки електростатичне поле в об’ємі провідника не зникне зовсім. Саме за таких умов можлива статична рівновага зарядів,адже при найменшому силовому впливі на них в об’ємі провідника вони рухатимуться, доки не встановиться рівновага. Її умова:

, тобто в об’ємі провідника

, тобтоповерхні провідника, (1)

де вектор напруженості поля, направлений уздовж ліній нормалі до поверхні металу.

Якщо спочатку було поле точкового заряду, то внесення в нього сферичного провідника з радіусом R утворює у цьому полі сферичну порожнину (рис.1).

Рис 1.

Зовнішнє поле зміщує і перерозподіляє електронну підсистему металу таким чином, щоб на правій частині провідника оголилися іони поверхні, а зліва поверхневий заряд зміщених електронів мав протилежний знак. Неважко здогадатись, що мова йде про заряди у дуже тонкому поверхневому шарі, тому провідник А може являти собою дуже тонку оболонку, усередині якої вакуум, чи діелектрик, і у цьому випадку умова в об’ємі, обмеженому провідником буде забезпечена.

Ця властивість металів має величезне практичне значення:

1)можна легко створити електростатичне поле між двома металевими обкладинками конденсатора.

2)можна забезпечити повний захист бажаного об’єму від проникнення із нього статичних або слабо змінних електричних полів.

На жаль такої можливості ми не маємо у випадку гравітаційних полів.

Зміщені зовнішнім полем на поверхню провідника заряди мають назву індукованих, саме явище називається електростатичної індукції.

Напруженість електростатичного поля біля самої поверхні провідника визначається формулою .

Чим більша була початкова напруженість електростатичного поля (зовні) тим більшою буде густина s_і індукованих зарядів, які виходять на поверхню провідника.

З того, що лінії напруженості в усіх точках провідника, вміщеного в електричне поле, перпендикулярні до поверхні, випливає важливий висновок: в умовах рівноваги зарядів поверхня провідника – еквіпотенціальна поверхня. Цей теоретичний висновок підтверджується прямим вимірюванням: стрілка як завгодно чутливого гальванометра не зрушить з нуля, якщо прилад приєднати до двох точок провідника, заряди на якому нерухомі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Провідники, діелектрики, напівпровідники	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.