13. Электростатическая индукция.

Если вещество находится в электрическом поле, то смещение ядер под действием электрических сил пренебрежимо мало, а смещение электронов, имеющих малую массу, может быть значительным.

Электростатическая индукция – явление перераспределения свободных зарядов в проводнике во внешнем поле.

Возникающие на границах проводника индукционные заряды создают поле, которое складывается с внешним:

В проводниках количество свободных электронов очень велико и поэтому их перераспределение идет до тех пор, пока и

В результате этого при электростатической индукции:

1)так как , то поверхность и объем проводника эквипотенциальны,

2) так как , то внутри проводника индукционных зарядов нет,

3)индукционные заряды появляются на поверхностях проводника и возникает результирующее поле вне проводника.

3)линии возникшего результирующего поля вне проводника перпендикулярны его поверхности.

На рис.29 представлено искажение однородного электрического поля после помещения в него незаряженного проводника произвольной формы, а на рис.30 – искажение поля положительного заряда после внесения в него незаряженного проводящего шара

Если извлечь внутреннюю часть проводника, то в процессе перераспределения свободных электронов ничего не изменится, поэтому аналогичные явления наблюдаются для любых проводников и сплошных, и полых, и даже в виде металлической сетки.

Такие же процессы происходят и при внесении в электрическое поле заряженных проводников.

РИС.29 РИС.30 РИС.31

Если внутри полого проводника, например сферической оболочки, находится точечный заряд q, то в проводнике также наблюдается электростатическая индукция (рис.31).

Выберем замкнутую поверхность внутри проводника, так как результирующее поле внутри равно нулю, то поток должен также быть равен нулю.

Внутри выбранной поверхности находится точечный заряд и индукционные заряды. Тогда :

Это значит, что величина индукционного заряда на внутренней поверхности проводника равна величине точечного заряда. По закону сохранения заряда такова же величина индукционного заряда на внешней поверхности проводника.

Так как поверхность проводника эквипотенциальна, то линии результирующего поля как внутри него, так и снаружи перпендикулярны поверхности.

Под термином «заземление» понимают соединение проводника с очень большим удаленным телом (на практике – с поверхностью земли). В этом случае заряды с внешней поверхности проводника «уходят» и проводник может служить электростатической защитой внешнего пространства от поля внутреннего заряда.

САМОСТ.VI: 1.Теорема Ирншоу

2.Использование проводников в качестве электростатической защиты.

3.Устройство и использование электростатического генератора Р.Ван-де-Граафа.