Лекция №10. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

I.Электрическое поле вне и внутри проводника.

Деление твердых тел на три класса (проводники, диэлектрики, полупроводники) связано с вопросом концентрации в них свободных электронов.

Удельная проводимость:

В свою очередь удельная проводимость зависит от температуры Т:

Огромная разница в проводимости тел обусловливает резкие качественные различия в их поведении, что связано с распределением и подвижностью составляющих их микроскопических электрических зарядов.

Проводники– тела, в которых электрические заряды способны перемещаться под действием сколь угодно слабого электростатического поля.

При электризации проводника сообщенный ему заряд будет перераспределяться до тех пор, пока в любой точке внутри проводника , создаваемого данным распределением зарядов, не станет равным нулю

Тогда, согласно определению градиента потенциала:

Электрический потенциал всех точек внутри и на поверхности проводника одинаков.

Поэтому сообщенный проводнику избыточный заряд вследствие отталкивания распределяется по поверхности проводника, причем его наружной поверхности.

Опыт №1.

	Заряженная гибкая сетка (электрические заряды на вогнутых частях сетки отсутствуют).
	На поверхности заряженного проводника должен быть направлен по нормали к этой поверхности, иначе под действием составляющей вектора, касательной к поверхности проводника, заряды перемещались бы по проводнику. Согласно теоремы Остроградского-Гаусса, напряженность и индукция на поверхности проводника:

В проводниках могут свободно перемещаться не только заряды, принесенные из вне, но и заряды из которых состоят и молекулы проводника. При помещении проводника в электрическое поле его заряды начнут перемещаться, что приведет к частичному разделению его зарядов.

Возбуждение зарядов в проводнике под действием электрического поля называется электростатической индукциейилиэлектризацией через влияние.

Отсутствие поля внутри проводника, помещенного в электрическое поле, применяется в технике для электростатической защитыот внешних полей – экранировка (электрические приборы, провода). Причем электростатической защитой может служить густая металлическая сетка.

Примеры применения электростатической индукции:

1.Для получения обоих родов электричества.

Опыт №2.

2.Индукционные машины.

3. Электрофор(превращает механическую энергию в электрическую).

4

.Электростатический генератор.

5.Электрофорная машина.

II.Распределение зарядов на поверхности проводника.Роль острия.

Распределение зарядов по поверхности проводника зависит от его кривизны. Рассмотрим два шара с радиусами R1иR2,q1иq2, соединенных проводником. При соединении шаров проводником, имеем: φ1= φ2.

Учитывая, что:

,

где σ – поверхностная плотность заряда на поверхности

(1)

Учитывая, что Е ≈ σ, можно получить, что поле малого шара сильнее, т.е. малые радиусы кривизны обладают большой σ, а, следовательно, поле Е – огромно.

Опыт №3.

а) стекания заряда с острия:	 заряды шаров выравниваются вследствие стекания зарядов.
б) «электрический ветер»:	У острия под действием сильного поля в нейтральных молекулах газов образуются индуцированные заряды и они, становясь диполями, втягиваются в поле и разряжают острие. Поток заряженных частиц от острия имеет большую скорость, т.е. образуется течение воздуха – «электрический ветер».