24. Проводники в электростатическом поле. Явление электростатической индукции
К проводникам относят вещества, у которых имеются свободные заряженные частицы, способные двигаться упорядоченно по всему объему тела под действием электрического поля. Заряды таких частиц называют свободными.
Проводниками являются металлы, некоторые химические соединения, водные растворы солей, кислот и щелочей, расплавы солей, ионизированные газы.
Рассмотрим поведение в электрическом поле твердых металлических проводников. В металлах носителями свободных зарядов являются свободные электроны, называемые электронами проводимости.
Если внести незаряженный металлический проводник в однородное электрическое поле, то под действием поля в проводнике возникает направленное движение свободных электронов в направлении, противоположном направлению вектора напряженности Е0 этого поля. Электроны будут скапливаться на одной стороне проводника, образуя там избыточный отрицательный заряд, а их недостача на другой стороне проводника приведет к образованию там избыточного положительного заряда, т.е. в проводнике произойдет разделение зарядов. Эти нескомпенсированные разноименные заряды появляются на проводнике только под действием внешнего электрического поля, т.е. такие заряды являются индуцированными (наведенными), а в целом проводник по-прежнему остается незаряженным.
Такой вид электризации, при котором под действием внешнего электрического поля происходит перераспределение зарядов между частями данного тела, называют электростатической индукцией.
На проводнике выполняются условия:
1. Электрическое поле внутри проводника = 0 и расположено перпендикулярно поверхности.
2. Поверхность проводника эквипотенциальная (потенциал принимает постоянное значение)
3. Нескомпенсированные заряды располагаются в проводнике только на поверхности.
25. Электроемкость проводника. Конденсатор, его электроемкость
В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик становится проводящим. Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками, тем больший заряд можно на них накопить.
Физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать электрический заряд, называют электроемкостью.
Отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими св-вами окр. среды.
С=
-
электроемкость, где q-заряд, U-разность
потенциалов
Чем меньше напряжение, тем больше электроемкость проводников.
Электроемкость двух проводников = 1, если при сообщении им зарядов + 1 Кл и – 1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В. Эту единицу называют фарад (Ф);
1Ф = 1 Кл / В.
Напряженность:
E=
,
где q – заряд пластины, S – площадь
пластины, Е – напряженность.
КОНДЕНСАТОРЫ
Конденсатор – это система из двух (иногда более) проводников с одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами. Форма и расположение обкладок таковы, что электрическое поле полностью сосредоточено между обкладками.
Емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда q, расположенного на положительно заряженной обкладке конденсатора, к разности потенциалов между его обкладками.
C=
Емкость конденсатора зависит от формы и геометрических размеров обкладок, от зазора между ними и от заполняющей конденсатор среды.