Проводники в электростатическом поле.

Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться. Перемещение зарядов продолжает­ся до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при ко­тором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Это происходи! в течение очень короткого времени.

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точ­ках внутри проводника постоянен ( = const), т.е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной. Отсюда следует, что вектор напряженности поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали к каждой точке его поверхности. Если бы это было не так, то под действием касательной составляющей заряды начали бы по поверхности проводника перемещаться, что, в свою очередь, противоречило бы равновесному распределению зарядов.

Если проводнику сообщить некоторый заряд Q, то некомпенсированные заряды располагаются только на поверхности проводника.

Напряженность электростатического поля на поверхности проводника определяется поверхностной плотностью зарядов.

а б

Рис.1.14.1

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные -по полю, отрицательные - против поля (рис. 1.14.1, а). На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом - избыток отри­цательного. 'Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника перпендикулярными его поверхности (рис.1.14.1,6). Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности: они закан­чиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются на внешней поверх­ности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростати­ческой индукцией.

Из рис. 1.14.1,6 следует, что индуцированные заряды появляются на провод­нике вследствие смещения их под действием поля

Так как в состоянии равновесия внутри проводника заряды отсутствуют, то создание внутри него полости не повлияет на конфигурацию расположения за­рядов и тем самым на электростатическое поле. Следовательно, внутри полости поле будет отсутствовать. Если теперь этот проводник с полостью заземлить, то потенциал во всех точках полости будет нулевым, т.е: полость полностью изо­лирована от влияния внешних электростатических полей. На этом основана электростатическая защита - экранирование тел, например, изме­рительных приборов, от влияния внешних электростатических полей