1.Проводник во внешнем электрическом поле.

При помещении нейтрального проводника во внешнее электростатическое поле на все его заряды будет действовать кулоновская сила со стороны поля. Свободные носители заряда (электроны) сместятся против поля. Перемещение будет происходить до тех пор, пока не установится определенное распределение зарядов – равновесие, при котором поле внутри проводника станет равным нулю, тогда у концов проводника возникают индуцированные заряды. Это явление называется электростатической индукцией.

Значит, проводник внесенный в электрическое поле разрывает линии напряженности: они заканчиваются на отрицательных зарядах и вновь

Рис.3.1

начинаются на положительных, рис.3.1.

Далее, поскольку Е=0, то в соответствии с теоремой Гаусса плотность избыточных (нескомпенсированных) зарядов внутри проводника также равна нулю. Избыточные заряды появляются лишь на поверхности проводника с некоторой плотностью , различной, в общем случае, в разных точках его поверхности. Толщина поверхностного слоя 1-2 межатомных расстояний.

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал в проводнике одинаков в разных точках, т.е., любой проводник в электростатическом поле представляет собой эквипотенциальную область, а его поверхность является эквипотенциальной.

Вектор вне проводника перпендикулярен его поверхности в каждой точке. Это следует из соотношения между потенциалом и напряженностью поля, записанного для тангенциальной составляющей поля на поверхности : т.к.,  =const, то . В противном случае под действием касательной составляющей вектора заряды пришли бы в движение и равновесие нарушилось.

На рис.3.2 изображено поле заряженного проводника неправильной формы. На больших расстояниях оно подобно полю точечного заряда – т.е., эквипотенциальные поверхности есть сферы. По мере приближения к проводнику они становятся все более схожими с поверхностью проводника.

Рис.3.2

Вблизи выступов эквипотенциальные поверхности расположены гуще, здесь больше, плотность зарядов на выступах особенно велика. Вблизи углублений в проводнике эквипотенциальные поверхности расположены реже. Т.е., плотность зарядов растет с увеличением положительной кривизны (выпуклости) и уменьшается с увеличением вогнутости, рис.3.3.

На остриях может быть достаточной для ионизации воздуха и истечения заряда. Возникает так называемый ”электрический ветер”.

Индуцированные носители заряда располагаются, как уже упоминалось, на внешней поверхности проводника. Если внутри проводника есть полость, то поле внутри нее равно нулю при равновесном распределении зарядов. На этом явлении основана электростатическая защита (клетка Фарадея). Т.е. для защиты приборов и т.д. от электростатического поля их окружают металлической оболочкой (экраном). Внешнее поле компенсируется внутри оболочки индуцированными зарядами на поверхности проводника.