 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Вопрос №12. Проводники.Равновесие зарядов на проводнике
|
|
Все тела состоят из атомов. Проводниками наз. в-ва, в к-ых есть свободные электрические заряды, способные перемещаться под действием электрического поля на макроскопическом расстоянии.
Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле, то на заряды, находящиеся в проводнике, проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего заряды начнут перемещаться. Перемещение зарядов (ток) продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. 
На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом – избыток отрицательного. Эти заряды называются индуцированными. Индуцированные заряды исчезают, как только проводник удаляется из электрического поля.
Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.
Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен (
), т. е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной.
Если проводнику сообщить некоторый заряд Q, то нескомпенсированные заряды располагаются только на поверхности проводника. Это следует из теоремы Гаусса:
так как во всех точках внутри поверхности D = 0.
(где 
– электрическое смещение или электрическая индукция).
Носители зарядов в проводнике способны перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Поэтому равновесие зарядов на проводнике может наблюдаться лишь при выполнении следующих условий:
1. Напряженность поля всюду внутри проводника должна быть равна нулю Е=0. В соответствии с уравнением 
это означает, что потенциал внутри проводника должен быть постоянным, т.е. 
.
2. Напряженность поля на поверхности проводника должна быть в каждой точке направлена по нормали к поверхности 
в противном случае появляется составляющая 
направлена вдоль поверхности, что будет приводить к перемещению зарядов до тех пор пока не пропадет составляющая 
. Следовательно, в случае равновесия зарядов поверхность проводника будет эквипотенциальной. Если проводящему телу сообщить некоторый заряд q, то он распределится так, чтобы соблюдались условия равновесия. Представим себе произвольную замкнутую поверхность, полностью заключенную в пределах тела. Поскольку при равновесии зарядов поле в каждой точке внутри проводника отсутствует, поток вектора электрического смещения через поверхность равен нулю 
. Согласно теореме Гаусса алгебраическая сумма зарядов внутри поверхности также будет равна нулю.
Следовательно, при равновесии ни в каком месте внутри проводника не может быть избыточных зарядов - все они расположены на поверхности проводника с некоторой плотностью 
. Т.к. в состоянии равновесия внутри проводника избыточных зарядов нет, удаление вещества из некоторого объема, взятого внутри проводника, никак не отразится на равновесном расположении зарядов. Таким образом, избыточный заряд распределяется на полом проводнике так же, как и на сплошном, т.е. по его наружной поверхности. На поверхности полости в состоянии равновесия избыточные заряды располагаться не могут.
Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 862 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
