Ііі.4 Провідники в електричному полі

Провідниками називають речовини, що проводять електричний струм.У провідниках є заряди, що можуть вільно переміщуватись. Тіла, в яких такими зарядами є вільні електрони, називають провідниками І роду. До них належать всі метали. Тіла, в яких вільними зарядами є іони, називають провідниками ІІ роду. До них належать електроліти (розчини солей, кислот, лугів).

Якщо провідник помістити в електричне поле, то під його дією негативні заряди зміщуються проти напрямку силових ліній поля, а позитивні – у напрямку силових ліній. Внаслідок цього поверхня тіла, в яку входять силові лінії, заряджається негативно, а протилежна поверхня – позитивно (рис.ІІІ.5).

Явище зарядження повер-хонь провідника в електричному полі називають електростатич-ною індукцією.

Внаслідок цього явища всередині провідника виникає поле Рис. ІІІ.5

з напруженістю Е, направленою протилежно напруженостіЕ₀зовнішнього поля. Концентрація вільних зарядів у провідниках дуже велика, тому, якою б не була напруженість зовнішнього поля, напруженість поля, обумовленого зарядженням поверхонь тіла, завжди компенсує напруженість зовнішнього поля (Е₀ = -Е). Отже, напруженість поля в провіднику дорівнює нулю. Описане явище використовують для запобігання проникнення зовнішніх полів у ті приміщення, де досліджують вплив електричних полів на властивості різних речовин. Для цього під штукатурку таких приміщень поміщають металеву сітку.

Ііі.5 Діелектрики в електричному полі

Діелектриками називають речовини, що не проводять електричний струм. У діелектриках немає вільних зарядів, але є зв’язані заряди – електрони, які рухаються по орбітах навколо ядер атомів, ядра атомів, позитивні і негативні іони.

Якщо діелектрик помістити у зовнішнє електричне поле, то під його дією, як і у випадку провідників, його поверхні заряджаються. Поверхня, куди входять силові лінії зовнішнього поля, заряджається негативно, а протилежна – позитивно.

Зарядження поверхонь діелектрика у зовнішньому електричному полі називають поляризацією.

Причина зарядження поверхонь діелектрика залежить від типу його молекул. Діелектрики можуть складатись із неполярних, полярних молекул та різнойменних іонів.

Упершому випадку під дією зовнішнього поля електронні орбіти молекул деформуються так, що електрони більшу частину часу свого обертання навколо ядер атомів знаходяться з того боку від ядер, з якого входять силові лінії поля (рис.ІІІ.6). Таку поляризацію називаютьелектронною. Рис. ІІІ.6

У випадку полярних діелектриків (вода, аміак, ефір, ацетон) одна сторона молекули заряджена негативно, а протилежна – позитивно (диполі).

Внаслідок хаотичного руху молекулярні диполі зорієнтовані в просторі як завгодно. Зовнішнє поле орієнтує осі диполів уздовж силових ліній так, що негативні їх кінці знаходяться з боку входження в тіло силових ліній, а позитивні – з протилежного боку (рис.ІІІ.7). Відповідну поляризацію назива- Рис. ІІІ.7

ють дипольною.

Увипадку діелектриків з іонною кристалічною решіткою позитивні іони зміщуються по полю, а негативні – проти силових ліній зовнішнього поля (рис.ІІІ.8). Таким чином, як і у попередніх випадках, поверхня, в яку входять силові лінії заряджається негативно, протилежна – позитивно, а поляризацію називаютьіонною.Рис. ІІІ.8

В усіх розглянутих випадках поверхні заряджаються і обумовлюють електричне поле, напруженість якого Е₁протилежно направлена напруженостіЕ₀зовнішнього поля (рис.ІІІ.9). На відміну від провідників, напруженість Е₁поля в діелектриках не компенсує напруженістьЕ₀зовнішнього поля і результуюча напруженістьЕполя в діелектрикуЕ=Е₀–Е₁.

Число, яке показує, у скільки разів напруженістьЕ₀поля увакуумі більша ніж напруженість цього ж поляЕ в однорідному діелектрику, називається діелектричною проникністю діелектрика:

.

Як бачимо, і в провідниках, і в діелектриках відбуваються певні зміни, коли Рис. ІІІ.9

вони знаходяться в електричному полі. У діелектриків значення дає певну інформацію про тип молекул в них та зв’язки між ними.