Архив ZIP - WinRAR_1 / 17) Свойства замкнутой проводяжей оболочки электроемкость

Рассмотрим важное свойство проводящей оболочки. Мы выяснили, что внутри заряженного проводника в состоянии равновесия, поле равно нулю . Поэтому удаление вещества из некоторого объема внутри проводника не должно отразится на равновесном положении зарядов. Это значит, что избыточный заряд в проводнике с полостью также, как и в сплошном расположен по его наружной поверхности. Таким образом, если в полости нет электрических зарядов, электрическое поле в ней равно нулю. Отсюда следует вывод: внешние заряды, в частности заряды на наружной поверхности проводника, не создают в полости электрического поля. На этом основана электростатическая защита от влияния внешних электростатических полей. Практически сплошную оболочку можно заменить достаточно густой сеткой. Если в полости есть электрический заряд, а все внешнее пространство заполнено проводящей средой, поле во внешнем пространстве равно нулю, среда электрически нейтральна и не содержит нигде избыточных зарядов. По теореме Гаусса поток через замкнутую поверхность, который охватывает полость, равен нулю: Следовательно, алгебраическая сумма зарядов внутри полости индуцированный заряд на поверхности полости: . При равновесии заряды, индуцированные на поверхности полости, полностью компенсируют снаружи полости поле зарядов, находящихся внутри полости. Если какую-то часть пространства вне полости удалить, то от этого поле нигде не изменится и вне оболочки останется равным нулю. Отсюда следует вывод: замкнутая проводящая оболочка разделяет все пространство на внутреннюю и внешнюю части, в электрическом отношении не зависящие друг от друга.

Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q₁ и q₂, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U. Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q₁ = – q₂ = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф):