Проводники в электростатическом поле: в металлических проводниках имеются свободные электроны, которые могут под действием электрического поля перемещаться по всему проводнику

скачать doc

Проводники в электростатическом поле: В металлических проводниках имеются свободные электроны, которые могут под действием электрического поля перемещаться по всему проводнику. Они возникают, когда металл переходит из газообразного состояния в жидкое, а затем в твердое. При конденсации металла происходит обобществление части валентных электронов, которые отделяются от «своих» атомов и образуют электронный газ в металле. Электрические свойства проводников в условиях электростатики определяются поведением электронов проводимости во внешнем электростатическом поле. В отсутствие внешнего поля электрические поля электронов проводимости и «атомных остатков» – положительных ионов металла – взаимно компенсируются. Если металлический проводник внесен во внешнее электростатическое поле, то под действием этого поля электроны проводимости перераспределяются в проводнике таким образом, чтобы в любой точке внутри проводника электрическое поле электронов проводимости и положительных ионов скомпенсировало внешнее поле. Перераспределение зарядов в проводнике под влиянием внешнего электростатического поля наз. явл. электростатической индукции. Возникающие при этом на проводнике заряды, численно равные друг другу, но противоположные по знакам, наз. индуцированными или наведенными зарядами.

Индуцированные заряды исчезают, как только проводник удаляется из электрического поля. Для проводников в электростатическом поле выполняются следующие условия: а) всюду внутри проводника напряженность поля Е=0, а у его поверхности Е=Е_n (E_=0); б) весь объем проводника эквипотенциален, т.к., в любой точке внутри проводника d/dl=–E_l=

=–Ecos(E, dl)=0; в) поверхность проводника явл. эквипотенциальной, т. к. для любой линии на этой поверхности d/dl=–E_=0; г) нескомпенсированные заряды располагаются в проводнике только на его поверхности, т. к., согласно теореме Остроградского-Гаусса, заряд q, охватываемый произвольной замкнутой поверхностью S, проведенной внутри проводника, = 0: q= ₀EdS=0, п

оскольку во всех точках поверхности S, находящихся внутри проводника, напряженность поля Е=0.

Силы, действующие на заряженные тела наз. пондермоторными силами. Поверхностная плотность f=dF/dS пондермоторных сил, действующих на заряженный проводник в вакууме, равна f=²n/(2₀)= =₀E²n/2, где  – заряд, n – вектор внешней нормали.

Учащимся

Учителям