Проводники и диэлектрики в электрическом поле

Если в электрическое поле внести проводник (металл, электролит, плазму), то в нем произойдет перераспределение свободных зарядов, которое называется электрической индукцией. Разделившиеся положительные и отрицательные заряды в проводниках создают собственное электрическое поле, которое искажает внешнее поле и компенсирует его внутри проводника.

Отсутствие электрического поля в пространстве, охваченном проводником, используют для электростатической защиты.

Обратите внимание, что если напряженность электростатического поля внутри заряженного проводника равна нулю, то это не означает, что потенциал в любой точке внутри проводника будет равен нулю. Если вспомнить определение потенциала, то становится понятным, что потенциал внутри заряженного проводника во всех точках одинаков и равен потенциалу на поверхности проводника. При этом во всех точках поверхности заряженного проводника потенциал одинаков (электростатика, в стационарном состоянии отсутствует движение зарядов), то есть поверхность заряженного проводника является эквипотенциальной. Силовые линии поля (линии напряженности) всегда перпендикулярны к этой поверхности (надо учитывать при изображении линий напряженности электрического поля).

В диэлектриках наличием свободных носителей заряда можно пренебречь, поэтому при помещении диэлектриков в электрическое поле существенное значение приобретает его воздействие на связанные заряды, имеющиеся в атомах и молекулах, которые в электрическом поле обычно моделируют в форме диполя. Диполь ¾это совокупность двух равных по модулю разноименных точечных зарядов q, находящихся на небольшом расстоянии lдруг от друга, которое называется плечом диполя. Основной характеристикой диполя является вектор электрического момента где n¾единичный вектор, направленный от отрицательного к положительному заряду. В полярных молекулах типа Н₂Oдиполи существуют изначально. Однако, в отсутствие внешнего поля они ориентированы хаотично и суммарный электрический момент диэлектрика равен нулю. В неполярных молекулах, имеющих симметричное строение (N₂, Н₂, O₂и т. д.), электрические моменты появляются только за счет действий внешнего электрического поля, приводящего к смещению друг относительно друга положительных и отрицательных зарядов.

Процесс ориентации диполей или их появление под действием электрического поля получил название поляризации диэлектрика. В ионных кристаллах типа NaCl поляризация заключается в смещении положительно и отрицательно заряженных ионных подрешеток относительно друг друга.