Проводники в электрическом поле.
Проводниками называют тела, которые хорошо проводят электрический ток, в которых есть свободные электрические заряды, способные перемещаться по всему объему проводника. Условия равновесия зарядов на проводнике: 1. Напряженность поля внутри заряженного проводника должна быть равна нулю . В противном случае на заряды будет действовать электрическая сила, вызывающая их перемещение. 2. Избыточные заряды располагаются на поверхности проводника. В самом деле, при поток ФЕ вектора через любую замкнутую поверхность, проведенную внутри проводника, равен нулю. Из теоремы Гаусса следует, что при избыточный заряд внутри проводника равен нулю: . 3. Потенциал поля внутри проводника постоянен, т.к. если , то . 4. В каждой точке на поверхности заряженного проводника вектор напряженности направлен по нормали к поверхности. В противном случае вектор можно было бы разложить на две составляющие: нормальную к поверхности и направленную по касательной к поверхности : . Если то на свободные заряды на поверхности проводника будет действовать электрическая сила, что заставит их перемещаться по поверхности проводника, при этом равновесие нарушится. 5. Поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью: потенциал во всех точках на поверхности проводника одинаков и равен потенциалу внутри проводника.
Поскольку внутри проводника E=0, а в непосредственной близости от поверхности , то это значит, что при переходе из проводника в пространство за проводником (в воздух) значение изменяется от 0 до . Среднее значение напряженности поля на поверхности проводника получается равным: Сила, с которой поле проводника действует на заряд, расположенный на его поверхности dS, равна: Давление, испытываемое поверхностью проводника и обусловленное избыточными зарядами на его поверхности, равно: При помещении незаряженного проводника в электрическое поле имеющиеся на нем заряды приходят в движение – на противоположных поверхностях возникают избыточные электрические заряды противоположных знаков. Возникающие на поверхности заряды создают свое поле, которое в точности равно внешнему, но противоположно по направлению – внутри проводника (в полости) поле отсутствует.
Перераспределение зарядов в проводнике под действием внешнего поля происходит до тех пор, пока силовые линии не окажутся перпендикулярными поверхности проводника. Равенство нулю напряженности поля в полости проводника используют для реализации электрической защиты, причем оказалось, что электрическая защита получается достаточно хорошей не только в случае сплошной металлической оболочки, но и в случае использования мелкой металлической сетки. Соединение проводником какого-либо тела с землей называют заземлением. При заземлении заряженных проводников, в том числе и тела человека, они теряют заряд и их потенциал будет равен потенциалу земли. Заземление корпусов приборов и аппаратов способствует их безопасной эксплуатации, т.к. исключает возможность для персонала оказаться под напряжением корпуса аппарата и земли. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|