Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
9. Проводники в электростатическом поле. Электростатическая индукция. Поляризация проводников.
Носители заряда в проводнике способны перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Поэтому равновесие зарядов на проводнике может наблюдаться лишь при выполнении следующих условий:
Это означает, что потенциал внутри проводника должен быть постоянным (фи=const).
При установившемся равновесии заряда в проводнике нет токов, на свободные электроны не действуют силы. Если при отсутствии внешнего поля проводник зарядить, то заряды распределятся по проводнику так, чтобы создаваемое ими поле отлично от нуля лишь вне проводника. Если нейтральный проводник поместить во внешнее электростатическое поле, то в нем произойдет перераспределение зарядов (электростатическая индукция) таким образом, что поле индуцированных зарядов скомпенсирует внешнее поле внутри проводника.
Если проводящему телу сообщить некоторый заряд q, то он распределится так, чтобы соблюдались условия равновесия. Представим себе мысленно произвольную замкнутую поверхность, полностью заключенную в пределах тела. Поскольку при равновесии зарядов
поле в каждой точке внутри проводника отсутствует, поток вектора электрического смещения через поверхность равен нулю. Согласно теореме Гаусса алгебраическая сумма зарядов внутри поверхности также будет равна нулю. Это справедливо для поверхности любых размеров, проведенной внутри проводника произвольным образом. Следовательно, при равновесии ни в каком месте внутри проводника не может быть избыточных зарядов — все они расположатся по поверхности проводника с некоторой плотностью сигма. Так как в состоянии равновесия внутри проводника избыточных зарядов нет, удаление вещества из некоторого объема, взятого внутри проводника, никак не отразится на равновесном расположении зарядов. Таким образом, избыточный заряд распределяется на полом проводнике так же, как и на сплошном, т. е. по его наружной поверхности. На поверхности полости в состоянии равновесия избыточные заряды
располагаться не могут. Этот вывод вытекает также из того, что одноименные элементарные заряды, образующие данный заряд q, взаимно отталкиваются и, следовательно, стремятся расположиться на наибольшем расстоянии друг от друга.
друга.
Рассмотрим небольшую цилиндрическую поверхность, образованную нормалями к поверхности проводника и основаниями величины dS, одно из которых расположено внутри, а другое вне проводника. Поток вектора электрического смещения через эту поверхность равен DdS, где D — величина смещения в непосредственной близости к поверхности проводника.
Действительно, поток через внутреннюю часть цилиндрической поверхности равен нулю, так как внутри проводника Е, а значит и D, равно нулю. Вне проводника в непосредственной близости к нему напряженность поля Е направлена по нормали к поверхности проводника. Следовательно, для выступающей наружу боковой поверхности цилиндра Dn =0, а для внешнего основания Dn=D (внешнее основание предполагается расположенным очень близко к поверхности проводника).
Внутрь цилиндра попадает свободный заряд сигма*dS (сигма —плотность заряда в данной точке поверхности проводника). Применяя к цилиндрической поверхности теорему Гаусса, получим DdS= сигма*dS, т. е. D = сигма. Отсюда для напряженности поля вблизи поверхности проводника получаем: E=сигма/эпсилон нулевое*диэлектрическая проницаемость
В гауссовой системе эта формула имеет вид E=4пи*сигма/диэлектирическая проницаемость.
Поляризацию проводников не нашла! ><”
Но есть предположение, что это:
В отсутствие внешнего поля в любом элементе объема проводника отрицательный свободный заряд компенсируется положительным зарядом ионной решетки. В проводнике, внесенном в электрическое поле, происходит перераспределение свободных зарядов, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды. Этот процесс называют электростатической индукцией, а появившиеся на поверхности проводника заряды – индукционными зарядами.
Индукционные заряды создают свое собственное поле E’ которое компенсирует внешнее поле Eo во всем объеме проводника: E=Eo+E’=0 (внутри проводника).