Провідники та діелектрики в електричному полі*
*Ознайомитись із даним матеріалом, опрацювати його та доповнити конспект: все окрім потенціалу.
 |
| Мал. 1 Електростатична індукція |
Речовини, внесені в електричне поле, можуть
суттєво змінити його. Це пов’язано з тим, що речовина складається з заряджених частинок. При
наявності зовнішнього поля відбувається перерозподіл заряджених частинок, і в
речовині виникає власне електричне поле. Повне електричне поле Е складається з
зовнішнього поля Е0 і
внутрішнього поля Е’ яке створюють заряджені частинки речовини.
Загалом речовини різноманітні за своїми
електричними властивостями. Найбільш широкими класами речовин є провідники і діелектрики.
Головна особливість провідників – наявність
вільних зарядів (електронів), які беруть
участь в тепловому русі і можуть пересуватися по всьому об’єму провідника під
дією електричного поля. Типові провідники – метали.
Якщо відсутнє зовнішнє поле в будь-якому
елементі об’єму провідника від’ємний вільний заряд компенсується позитивним
зарядом іонної гратки. Якщо провідник, внесли в електричне поле, в ньому
відбувається перерозподіл вільних зарядів, внаслідок чого на поверхні
провідника виникають нескомпенсовані додатні та від’ємні заряди (мал. 1). Цей
процес називають електростатичною індукцією, а заряди , які з’явилися на поверхні
провідника – індукційними зарядами.
Повне електростатичне поле всередині провідника дорівнює нулю, а потенціали у всіх точках однакові і рівні потенціалу на поверхні провідника.
Всі внутрішні ділянки провідника, внесеного в
електричне поле, залишаються електронейтральними. Якщо видалити деякий об’єм, виділений всередині
провідника, і утворити порожнину, то електричне поле всередині порожнини буде
дорівнювати нулю. На цьому ґрунтується електростатичний захист – чутливі до
електричного поля прилади для виключення впливу електричного поля поміщають в
металеві корпуси (мал. 2 ).
 |
| Мал. 2 Електричне поле в середині порожнини дорівнює нулю (електростатичний захист). |
Так як поверхня провідника є еквіпотенціальною
поверхнею, силові лінії біля поверхні є перпендикулярні до неї (мал.3).
Вивчаючи електричне поле в провідниках
необхідно пам’ятати наступне:
1. Електричне поле всередині провідника дорівнює нулю (сумарний від’ємний заряд електронів скомпенсований додатнім зарядом іонів).
2. В середині провідника, що перебуває в зовнішньому електричному полі, поле відсутнє Е = 0:
Е = Езовн + Еіндук = 0
3. В середині зарядженого провідника поле дорівнює нулю, а надлишкові заряди розподілені по поверхні (чим менший радіус кривизни поверхні, тим більша поверхнева густина заряду).
4. Силові лінії результуючого поля поблизу поверхні провідника повинні бути напрямлені перпендикулярно поверхні в кожній її точці (оскільки наявність дотичної призводить до руху електронів вздовж поверхні, а таке неможливе, оскільки поверхня провідника – еквіпотенціальна).
 |
| Мал.3 Електричне поле додатньо зарядженого вістря. |
На відміну від провідників, в діелектриках
немає вільних електричних зарядів, оскільки діелектрики складаються з
нейтральних атомів або молекул. Заряджені частинки в нейтральному атомі
зв’язані між собою і не можуть переміщатися під дією електричного поля по
всьому об’єму діелектрика. Молекули (диполі) здатні лише обертатися
(орієнтуватися), поляризуючись таким чином, щоб послаблювати зовнішнє
електричне поле.
Доцільно прочитати:
- 1. Електричний заряд.
- 2. Закон Кулона.
- 3. Діелектрики у зовнішньому електричному полі.
- 4. Електричне поле.
- 5. Провідники у зовнішньому електричному полі.
- 6. Робота. Потенціал. Енергія.
