24 Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов по поверхности проводника

Электростатическое поле - эл.поле, образованное неподвижными электрическими зарядами.

Свободные электроны - электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника ( в основном в металлах) под действием эл. поля;

Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику;

Электростатическое поле внутри проводника - внутри проводника электростатического поля нет ( Е = 0 ), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле, т.к. существует явление электростатической индукции, т.е. явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле ( Евнешнее) с образованием нового электростатического поля ( Евнутр.) внутри проводника.

Электрический заряд проводников

- весь статический заряд проводника расположен на его поверхности, внутри проводника q = 0;

- справедливо для заряженных и незаряженных проводников в эл.поле.

Линии напряженности эл.поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

Распределение зарядов на поверхности проводника.

В различных точках поверхности цилиндрического проводника с коническим выступом на одном основании и такой же впадиной на другом напряженность поля и поверхностная плотность заряда σ неодинаковы. Это можно показать с помощью одинаковых бумажных электроскопов, прикрепленных к разным точкам проводника. Угол расхождения листочков пропорционален поверхностной плотности заряда (σ) в той части проводника, с которой соприкасается электроскоп. Максимальное значение плотности заряда σ на острие, меньшее — на боковой поверхности и минимальное (равное нулю) — во впадине. Таким образом, чем больше кривизна поверхности проводника, тем большие значения имеют поверхностная плотность заряда и напряженность поля

Напряженность электростатического поля около острия заряженного проводника может быть столь большой, что вызывает ионизацию молекул воздуха. Ионы, заряженные одноименно с острием, отталкиваются от него, образуя так называемый электрический ветер, способный отклонить пламя свечи. Ионы противоположного знака притягиваются к проводнику, быстро разряжая его.

Если электрометр заземлить, то он будет измерять потенциал проводника относительно Земли. С помощью такого электрометра можно показать, что потенциал во всех точках поверхности проводника любой формы одинаков. А так как внутри проводника Е = 0, то на основании формулы E=φ можно утверждать, что и во всех точках внутри проводника φ = const.

Таким образом, опыты показывают, что:

индуцированные заряды, как и избыточные, распределяются на поверхности проводника;

плотность распределения этих зарядов зависит от кривизны поверхности и больше там, где кривизна поверхности больше;

напряженность поля внутри проводника равна нулю;

потенциал поля во всех точках проводника одинаков и равен потенциалу на его поверхности;

индуцированные заряды можно разделить.