72. Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение заряда проводнике.

Проводники в электростатическом поле. В металлах свободными заряженными частицами являются электроны. Это происходит потому, что электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов, утрачивают связи со своими атомами и могут относительно свободно передвигаться по всему объёму металла.

2

В ыясним, что происходит в однородном металлическом проводнике, если его внести в электростатическое поле. Для этого поместим металлический проводник А в электростатическое поле, созданное двумя заряженными пластинами В и С (рис. 118.2). Напряжённость этого поля направлена от положительно заряженной пластины В к отрицательно заряженной пластине С. Под действием электрических сил свободные электроны наряду с непрекращающимся тепловым движением начнут двигаться упорядоченно. Они будут накапливаться слева у поверхности проводника А, создавая там избыточный отрицательный заряд. Недостаток электронов на правой стороне проводника приведёт к возникновению на ней избыточного положительного заряда. Перераспределившиеся заряды создают собственное электрическое поле. Линии напряжённости этого поля в проводнике направлены в сторону, противоположную линиям напряжённости внешнего поля. Упорядоченное перемещение свободных электронов в проводнике прекратится, если собственное поле скомпенсирует внешнее. В этом случае напряжённость результирующего поля внутри проводника станет равной нулю, т. е. электростатическое поле в проводнике исчезнет.

Следовательно, электростатическое поле внутри проводника отсутствует. Таким образом, проводник — одна из моделей, используемых в электростатике, описывающая однородное тело, внутри которого напряжённость электростатического поля равна нулю. Заряды, сообщённые проводнику, располагаются на его внешней поверхности.

73. Электроемкость уединенного проводника. Емкость системы проводников. Энергия электрического поля.

Электрическая ёмкость — характеристика проводника, характеризующая его способность накапливать электрический заряд. Ёмкость определяется как отношение величины заряда проводника к потенциалу проводника. Ёмкость обозначается как C.

где Q — заряд, φ - потенциал.

В системе СИ ёмкость измеряется в фарадах.

Емкость системы двух или нескольких проводников называется взаимной так как при перенесении заряда с одного проводника на другой изменяется потенциал каждого проводника и между ними возникает разность потенциалов и электрическое поле.

В заимной емкостью двух проводников называется величина, численно равная заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой, чтобы разность потенциалов между ними изменилась на 1В.  ,

74. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поле внутри диэлектрика. Связанные и сторонние заряды. Диэлектрическая восприимчивость.

В отсутствие внешнего электрического поля центры тяжести положительных и отрицательных зарядов могут либо совпадать, либо быть сдвинутыми друг относительно друга. В последнем случае молекула эквивалентна электрическому диполю и называется полярной. Полярная молекула обладает собственным электрическим моментом.

Молекула, у которой центры тяжести зарядов разных знаков в отсутствие поля совмещены, собственным электрическим моментом не обладает и называется неполярной.

Под действием внешнего электрического поля заряды в неполярной молекуле смещаются друг относительно друга: положительные по направлению поля, отрицательные против поля. В результате молекула приобретает электрический момент, величина которого пропорциональна напряженности поля.

В отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика равны нулю (неполярные молекулы) или распределены по направлениям в пространстве хаотическим образом (полярные молекулы). В обоих случаях суммарный электрический момент диэлектрика равен нулю. Под действием внешнего поля диэлектрик поляризуется. Это означает, что результирующий электрический момент диэлектрика становится отличным от нуля. В качестве величины, характеризующей степень поляризации диэлектрика, естественно взять электрический момент единицы объёма. Если поле или диэлектрик неоднородны, степень поляризации в разных точках диэлектрика будет различна. Чтобы охарактеризовать поляризацию в данной точке, нужно выделить заключающий в себе эту точку физически бесконечно малый объём, найти сумму моментов, заключенных в этом объёме молекул, и взять отношение Величина P называется вектором поляризации диэлектриков.

Свободные заряды – это заряды, перемещающиеся под действием поля на существенные расстояния. Например, электроны в проводниках, ионы в газах и заряды, привносимые извне на поверхность диэлектриков, которые нарушают их (диэлектриков) нейтральность. Заряды, входящие в состав нейтральных, в целом, молекул диэлектриков так же, как ионы, закрепленные в кристаллических решетках твердых диэлектриков около положений равновесия, получили название связанных зарядов.

Связанные заряды входят в состав молекул диэлектрика и не могут их покинуть. Сторонние заряды не входят в состав молекул диэлектрика и находятся либо в диэлектрике, либо за его пределами.

Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость χe — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях: