Acasă | Despre noi | feedback-ul
Dacă plasați conductorul într-un câmp electrostatic extern sau îl încărcați, încărcăturile conductorului vor începe să se miște. Transferul de sarcină continuă până la stabilirea unei distribuții echilibrate a încărcărilor, la care câmpul electrostatic din interiorul conductorului dispare. Acest lucru se întâmplă într-un timp foarte scurt. De fapt, dacă câmpul nu ar fi egal cu zero, atunci în conductor ar apărea o mișcare ordonată de electroni, fără a cheltui energia dintr-o sursă externă, care contravine legii conservării energiei. Deci, intensitatea câmpului în toate punctele din interiorul conductorului este zero:
Absența unui câmp în interiorul conductorului înseamnă că potențialul la toate punctele din interiorul conductorului este constant, adică Suprafața conductorului din câmpul electrostatic este echipotențială. De aici rezultă că câmpul vectorial pe suprafața exterioară a conductorului lungul normal la fiecare punct al suprafeței sale. Dacă acest lucru nu a fost cazul, sub acțiunea componentei tangențiale a taxelor ar începe să se deplaseze pe suprafața unui conductor, care, la rândul său, ar contraveni distribuției de echilibru a taxelor.
Dacă un conductor este informat despre o anumită încărcare q, încărcările necompensate sunt localizate numai pe suprafața conductorului. Acest lucru rezultă în mod direct din teorema Gauss (8.9.3.), Potrivit căruia sarcină q, situată în interiorul conductorului într-un volum delimitat de o suprafață închisă arbitrar este zero, ca la toate punctele din cadrul suprafeței D = 0.
Am găsit acum o corelație între intensitatea E a câmpului în apropierea suprafeței unui conductor încărcat și densitatea de încărcare de suprafață de pe suprafața sa. Pentru aceasta, aplicăm teorema Gauss unui cilindru infinitezimală cu baze. traversând granița conductor-dielectric. Axa cilindrului este orientată de-a lungul vectorului (figura 8.13). Hraneste vector deplasare electrică prin interiorul suprafeței cilindrice este egală cu zero, deoarece interiorul conductorului (și, prin urmare, v) este zero, astfel încât vectorul de curgere printr-o suprafață cilindrică închisă definită doar curge prin baza cilindrului exterior. Potrivit lui Gauss teorema, debitul () egal cu suma taxelor () acoperite de suprafață: =. și anume
unde este constanta dielectrică a mediului care înconjoară conductorul.
Astfel, intensitatea câmpului electrostatic la suprafața conductorului este determinată de densitatea de suprafață a încărcărilor. Se poate demonstra că relația (8.10.2.) Determină intensitatea câmpului electrostatic în apropierea suprafeței unui conductor de orice formă.
Dacă un câmp electrostatic extern este introdus într-un conductor neutru, se vor deplasa încărcături libere (electroni, ioni): cele pozitive de-a lungul câmpului, cele negative - împotriva câmpului (figura 8.14, a). La un capăt al conductorului se va acumula un exces de sarcină pozitivă, pe de altă parte - un exces de încărcare negativă. Aceste taxe sunt numite induse. Procesul va avea loc până când tensiunea câmpului din interiorul conductorului va deveni zero, iar liniile de tensiune din afara conductorului sunt perpendiculare pe suprafața sa (fig.8.14, b). Astfel, un conductor neutru introdus în câmpul electrostatic sparge o porțiune a liniilor de tensiune: acestea se termină pe sarcini induse negative și încep din nou pe cele pozitive. Încărcările induse sunt distribuite pe suprafața exterioară a conductorului.
Fenomenul redistribuirii sarcinilor de suprafață pe un conductor într-un câmp electrostatic extern se numește inducție electrostatică.
Din figura 8.14, b rezultă că încărcările induse apar pe conductor datorită deplasării lor sub acțiunea câmpului exterior, adică este densitatea suprafeței încărcăturilor strămutate. În conformitate cu (8.10.1.), Deplasarea electrică D în apropierea conductorului este numeric egală cu densitatea de suprafață a încărcăturilor deplasate. Prin urmare, vectorul a fost numit vectorul deplasării electrostatice.
Întrucât, într-o stare de echilibru, încărcăturile sunt distribuite pe suprafața conductorului, crearea de cavități în interiorul acestuia nu va afecta configurația aranjamentului încărcărilor și, prin urmare, câmpul electrostatic. În consecință, câmpul va fi absent în interiorul cavității. Dacă acum acest conductor cu o cavitate este împământat, atunci potențialul în toate punctele din cavitate va fi zero, adică Cavitatea este complet izolată de influența câmpurilor electrostatice externe. Aceasta este baza protecției electrostatice - ecranarea corpurilor, de exemplu, a instrumentelor de măsurare, de la influența câmpurilor electrostatice exterioare. În loc de un conductor solid pentru protecție, poate fi utilizată o plasă densă de metal, care, incidental, este eficientă în prezența câmpurilor electrice permanente, dar și variabile.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: