7.Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на проводниках. Электростатическая защита.

Проводники во внешнем электрическом поле.

Если во внешнее поле внести незаряженный проводник, то начнётся перемещение свободных зарядов. На одном конце проводника скапливаются + на другом – заряды.

Эти заряды называются индуцированными.

Данный процесс будет проходить до тех пор, пока Е внутри поля станет равной 0, А линии Е вне проводника перпендикулярны его поверхности, т.о. нейтральный проводник внесённый в электростатическое поле разрывает часть линий Е. Они заканчиваются на – зарядах и начинаются на положительных зарядах.

Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника.

Электростатическая индукция – явление перераспределения зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле. Индуцированные заряды появляются на проводнике вследствии смещения их, т.е. σ – является поверхностной плотностью смещенных зарядов.

Условия равновесия.

Т.к. в состоянии равновесия внутри проводника заряды отсутствуют, то создаваемая внутри него полость не повлияет на конфигурацию расположения зарядов, и тем самым на электростатическое поле.

Если теперь проводник заземлить, то φ во всей полости будет = 0 (полость полностью изолирована от внешних электростатических полей). На этом основана электростатическая защита, т.е. экранирование тел(измерительные приборы).

8.Электроёмкость. Общий подход к вычислению ёмкости. Ёмкость проводника, имеющего форму шара.

q=C*φ

Для зарядки проводника, мы должны совершить работу, по перемещению заряда из бесконечности на проводник. Такой характеристикой является φ

q=C*φ,

где С – коэффициент пропорциональности(электроёмкость проводника)

φ=[Кл/в],

С численно равна заряду, сообщение которого проводнику повышает q на единицу

С зависит от геометрических форм, размеров и среды, в которой находится проводник.

Ёмкость шара.

9.Конденсаторы. Ёмкость плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов.

Устройство, состоящее из двух проводящих тел, помещённых в вакуум или диэлектрическую среду.

Конденсаторы длают в виде двух проводников, помещённых близко друг к другу. Образующие конденсатор проводники называют его обкладками. Чтобы внешние тела не оказывали влияния на ёмкость кондесатора, обкладкам придают такую форму и так располагают их относительно друга, чтобы пое, создаваемое накапливаемыми на них зарядами, было сосредоточено внутри конденсатора. Этому условию удовлетворяют две пластинки, расположенные близко друг к другу, два коаксиальных цилиндра и две концентрические сферы. Соответственно бывают плоские, цилиндрические и сферические конденсаторы. Поскольку поле заключено внутри конденсатора, линии электрического смещения начинаются на одной обкладке и заканчиваются на другой. Следовательно, сторонние заряды, возникающие на обкладках, имеют одинаковую величину и различны по знаку.

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, под которой понимают величину, пропорциональную заряду q и обратно пропорциональную разности потенциалов между обкладками:

Здесь U напряжение между обкладками.

Величина ёмкости определяется геометрией конденсатора (формой и размерами обкладок и величиной зазора между ними), а также диэлектрическими свойствами среды, заполняющей пространство между обкладками. Найдём формулу для ёмкости плоского конденсатора. Если площадь обкладки S, а заряд на ней q, то напряженности поля между обклдками равна

, где ε – диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей зазор между обкладками.

Отсюда для ёмкости плоского конденсатора получается формула

Если пренебречь рассеянием поля вблизи краев обкладок, нетруднро получить для ёмкости цилиндрического конденсатора формулу

, где l – длина конденсатора, R₁ и R₂ – радиусы внутренней и внешней обкладок.

Ёмкость сферического конденсатора равна

, где R₁ и R₂ – радиусы внутренней и внешней обкладок.

Помимо ёмкости каждый конденсатор характеризуется предельным напряжением U_max , которое можно прикладывать к обкладкам не опасаясь его пробоя. При превышении этого напряжении между обкладками проскакивает искра, в результате чего разрушается диэлектрик и конденсатор выходит из строя.