Тема: Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость. Конденсаторы и их соединения. Энергия электрического поля.

1. Проводники в электрическом поле.

Проводник – вещество, имеющее свободные заряженные частицы.

В металлах это электроны; в электролитах это ионы.

Внутри проводника эти носители движутся хаотически. Если металлический проводник поместить в электрическое поле, то под действием этого поля электроны будут перемещаться в направлении, противоположном напряженности поля. Поле внутри проводника ослабляется. В результате смещения электронов на одном из концов проводника возникает избыток положительных зарядов, а на другом – избыток электронов.

И так, когда проводник попадает в электрическое поле, то он электризуется так, что на одном его конце возникает положительный заряд, а на другом – такой же по величине отрицательный заряд.

Перераспределение зарядов в проводнике, помещенном в электрическое поле, называется электростатической индукцией.

Заряды перераспределяются таким образом, что напряженность поля внутри проводника равна нулю, а поверхность проводника являлась эквипотенциальной.

И так внутри проводника напряженности нет. На этом основана электростатическая защита.

2. Диэлектрики в электрическом поле.

Диэлектрики – вещества, в которых отсутствуют свободные заряженные частицы.

Все электрические заряды диэлектрика входят в состав его молекул и могут смещаться лишь на малые расстояния в пределах молекул и атомов.

Существуют полярные и не полярные диэлектрики.

Полярные диэлектрики – диэлектрики, состоящие из атомов и молекул у которых центры положительных и отрицательных зарядов каждой молекулы разделены даже в отсутствии поля.

Неполярные диэлектрики - диэлектрики, состоящие из атомов и молекул у которых центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.

При внесении диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит его поляризация, то есть появление на его поверхности связанных электрических зарядов.

Связанные электрические заряды на поверхности диэлектрика создают внутри него поле, направленное противоположно внешнему полю, электрическое поле внутри диэлектрика ослабляется.

Диэлектрическая проницаемость среды – физическая величина, показывающая во сколько раз модуль напряженности электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности поля и вакууме.

3. Электроемкость проводника.

Если взять проводник, изолированный от Земли, и не изменяя его расположение относительно других проводников, электризовать его, то заряд такого проводника изменяется прямо пропорционально потенциалу проводника.

Величина, характеризующая зависимость заряда наэлектризованного проводника от внешних условий, размеров и формы проводника, называется электропроводностью проводника.

Электроемкость проводника измеряется количеством электричества, нужного для повышения потенциала этого проводника на единицу.

Электроемкость является характеристикой проводника и определяет его способность накапливать электрический заряд. Электропроводность определяется отношением количеством электричества к потенциалу. , где С электрическая емкость проводника, в системе СИ электроемкость измеряется в Фарадах.

Электроемкость проводника зависит от его формы и размеров, от диэлектрической проницаемости среды и присутствия других проводников; не зависит от материала проводника, его агрегатного состояния и величины заряда.

Электроемкость шара определяется по формуле: , где С электрическая емкость проводника, Ф; ε₀ = 8,85*10^-12 кл²/Нм²=8,85*10^-12Ф/м– электрическая постоянная (фундаментальная физическая постоянная); ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды.