13. Распределение зарядов в проводнике. Напряженность и электрическое смещение вблизи поверхности проводника.

Проводники– вещества, в которых есть заряженные частицы, способные перемещаться под действием поля. Металлы, электролиты, плазма.

Зарядывнутри проводника распределяются следующим образом:

1. Напряженность поля всюду внутри проводника должна быть равна нулю.

2. Напряженность поля всюду направлена строго перпендикулярно поверхности (Если бы было иначе, то заряды скользили вдоль поверхности до тех пор пока их собственное поле не уравновесило тангенциальную составляющую внешнего поля).

Заряды в проводнике- свободные и начинают двигаться при малейшем действии какой либо внешней силы на них.

Напряженность- это и есть внешняя сила действующая на единичный заряд. Поэтому если она не равна нулю, то заряды двигаются до тех пор пока не разместятся так, что их собственное поле компенсирует внешнее поле - напряженность. Как правило их останавливает только поверхность проводника, где они накапливаются образуя поверхностную плотность.

Напряженность и вектор электрического смещения вблизи поверхности металла связаны с поверхностной плотностью зарядов соотношениями:

где D_nиЕ_n– проекции векторовDиЕна внешнюю нормаль к поверхности металла,ε– диэлектрическая проницаемость среды.

14.Электрическая емкость уединенного проводника.

Потенциал уединенного проводника пропорционален заряду проводника

где величина Сназывается электрической емкостью проводника

Электрическая емкостьуединенного проводниказависит отегоразмеров и формы, а также отдиэлектрических свойствокружающей среды. Электрическая емкость уединенного проводника не зависит от материала проводника и его агрегатного состояния, а также от формы и размеров полостей внутри проводника..

15. Взаимная электрическая емкость двух проводников. Конденсаторы. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

Взаимная емкость двух проводников зависит от их формы, размеров и взаимного расположения, а также от диэлектрических свойств окружающей среды.

Система из двух проводников,равномерно заряженных равными по величине и противоположными по знаку зарядами,называется конденсатором, если создаваемое ими поле локализовано в ограниченной области пространства.

При последовательном соединении конденсаторов емкость батареи:

При параллельном соединении конденсаторов емкость батареи:

16.Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника.

Энергия электрического поля системы заряженных тел изменяется, если тела системы перемещаются и/или изменяются их заряды. При этом совершается работа внешними силами и источниками электрической энергии. Для малого изменения состояния системы (свойства системы не изменяются)

Энергия заряженного уединенного проводника. Пусть имеется уединенный проводник, заряд, емкость и потенциал которого соответственно равны Q, С,. Увеличим заряд этого проводника на dQ. Для этого необходимо перенести заряд dQ из бесконечности на уединенный проводник, затратив на это работу равную

Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до , необходимо совершить работу

Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник. .