Вещество в электрическом поле.

Проводник или вещество в электрическом поле. Как известно, характерная особенность проводников заключается в том, что в них всегда имеется большое количество подвижных носителей зарядов, т. е. свободных электронов или ионов. Внутри проводника эти носители зарядов, вообще говоря, движутся хаотически. Однако если в проводнике есть электрическое поле, то на хаотическое движение носителей накладывается их упорядоченное перемещение в сторону действия электрических сил. Это направленное перемещение подвижных носителей зарядов в проводнике под действием поля всегда происходит так, что поле внутри проводника ослабляется. Поскольку число подвижных носителей зарядов в проводнике велико (в 1 см* металла содержится порядка 10²² свободных электронов), их перемещение под действием поля происходит до тех пор, пока поле внутри проводника не исчезнет совсем.

Итак, независимо от того, каким способом наэлектризован проводник, при равновесии зарядов поля внутри проводника нет, а потенциал всех точек проводника одинаков (как внутри, так и на поверхности проводника). В то же время поле вне наэлектризованного проводника, конечно, существует, а его линии напряженности нормальны (перпендикулярны) к поверхности проводника.

№6

Электроёмкость проводника. Конденсатор. Электроёмкость конденсатора. Типы конденсаторов. Энергия конденсатора.

Величина С, характеризующая зависимость заряда наэлектризованного проводника от размеров и формы проводника и внешних условий, называется электроемкостью проводника. Электроемкость проводника измеряется количеством электричества, необходимым для повышения потенциала этого проводника на единицу. Выведем единицу электроемкости С в СИ: С= q/φ=1 Кл/1 В=1 Кл/В=1 А²·с⁴/(кг·м²) = 1 Ф.

В СИ за единицу электроемкости принят фарад (Ф). Фарад — электроемкость такого проводника, которому для повышения потенциала на 1 В необходимо сообщить заряд в 1 Кл. Фарад очень большая единица, и на практике электроемкость часто выражают в микрофарадах (мкФ) и пикофарадах (пФ): 1мкФ=10^-6 Ф, 1пФ=10^-12 Ф.

В радиоприемниках, телевизорах, магнитофонах, во многих электронных приборах применяют конденсаторы — приборы, служащие для накопления электрических зарядов и электрической энергии, электроемкость которых не зависит от внешних условий, т. е. имеет определенную величину.

Для получения определенной электроемкости удобно взять два проводника, расположить их как можно ближе друг к другу, а между ними поместить диэлектрик. Электризовать эти проводники следует разноименно, так как взаимное притяжение зарядов на проводниках будет способствовать накоплению больших зарядов. Диэлектрик между проводниками здесь играет двоякую роль: во-первых, он увеличивает электроемкость и, во-вторых, не дает зарядам нейтрализоваться, т. е. перескочить с одного проводника на другой. Поэтому его диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность (на пробой) должны быть достаточно большими. Два проводника, в которых накапливаются заряды, называются обкладками конденсатора. Накопление зарядов на обкладках конденсатора называется его зарядкой. Когда обкладки конденсатора являются плоскими поверхностями, конденсатор называется плоским. В СИ электроемкость плоского конденсатора выражается формулой C=

cS/d, где S — площадь одной из обкладок конденсатора, d — толщина диэлектрика, а

с — его диэлектрическая проницаемость. Когда конденсатор заряжен, то притягивающиеся друг к другу разноименные заряды расположены на внутренних сторонах обкладок. При сдвиге обкладок заряды собираются только на расположенных друг против друга поверхностях. Это явление используется при устройстве конденсаторов переменной емкости, которые применяются, например, для настройки радиоприемников. При повороте оси пластины А вдвигаются (или выдвигаются) между пластинами В.

№7