Свойства проводников в электростатическом поле - Проводник в электростатическом поле. Проводники, полупроводники, диэлектрики
Проводники в электростатическом поле
19.Свойства проводников в электростатическом поле
Учебники
Вопрос 13. Проводники в электрическом поле. Метод изображений
Проводники в электростатическом поле
Проводник в электростатическом поле. Проводники, полупроводники, диэлектрики
Проводниками являются металлы, электролиты растворы, проводящие ток плазма. В металлах носителями зарядов являются свободные электроны, в электролитах — положительные и отрицательные ионы, в плазме — свободные электроны и ионы. У большинства металлов практически каждый атом теряет электрон и становится положительным ионом. Например, у меди в 1 м 3 свободных электронов 10 Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном беспорядочном движении. Не смотря на наличие внутри тела зарядов свободных электронов и ионов , электрического поля внутри проводника нет. Отдельные заряженные частицы создают микроскопические поля. Но эти поля внутри проводника в среднем компенсируют друг друга рис. На одной поверхности проводника образуется область с недостатком электронов, на противоположной — с избытком электронов. По мере смещения электронов, заряд на поверхности увеличивается. На поверхности проводника остаются электрические заряды. Явление возникновения электрических зарядов на поверхности проводника под воздействием электрического поля называется электростатической индукцией , а возникшие заряды — индуцированными. Каким бы способом ни был заряжен проводник, внутри него поле отсутствует. Это позволяет использовать заземленные полые проводники со сплошными или сетчатыми стенками для электростатической защиты от внешних электростатических полей. Так, например, для защиты военных складов, служащих для хранения взрывчатых веществ, от удара молнии их окружают заземленной проволочной сетью. Резкой границы между проводниками и диэлектриками нет, так как все вещества в той или иной степени способны проводить электрический ток. Но если в веществе свободных зарядов в 10 15 20 раз меньше, чем в металлах, то в таких случаях слабой проводимостью вещества можно пренебречь и считать его идеальным диэлектриком. Почти все заряженные частицы внутри диэлектрика связаны между собой и не способны передвигаться по объему тела. Они могут только незначительно смещаться относительно своих равновесных положений. Диэлектриками являются все неионизированные газы, многие чистые жидкости дистиллированная вода, масла, бензины и твердые тела пластмассы, стекла, керамика, кристаллы солей, сухая древесина. Положительный заряд атома, заряд его ядра, сосредоточен в центре атома. Поэтому орбиту электрона можно рассматривать как электронное облако, расположенное симметрично относительно ядра. Следовательно, даже за очень малый промежуток времени центр распределения отрицательного заряда приходится на середину атома, то есть совпадает с положительно заряженным ядром. Примерами таких веществ являются одноатомные благородные инертные газы; газы, состоящие из симметричных двухатомных молекул кислород, водород, азот ; различные органические жидкости масла, бензины ; некоторые твердые тела пластмассы. На отрицательно и положительно заряженные частицы начинают действовать силы, направленные в противоположные стороны рис. В результате молекула растягивается и происходит незначительное смещение центров положительного и отрицательного зарядов. Образуется система двух точечных зарядов q , равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии l друг от друга рис. Такую нейтральную в целом систему зарядов называют электрическим диполем. Электрический диполь создает электрическое поле напряженностью Е дi , которая направлена против напряженности внешнего поля Е 0. В диэлектрике, состоящем из множества таких диполей, с напряженность Е дi , общая напряженность Е становится меньше напряженности внешнего поля Е 0 рис. Вследствие смещения зарядов на одной поверхности диэлектрика появляются преимущественно отрицательные заряды диполей, а на другой — положительные рис. Внутри любого объема диэлектрика суммарный электрический заряд молекул в этом объеме равен нулю. Электронная поляризация происходит в атомах любого диэлектрика, помещенного в электрическое поле. Многие диэлектрики H 2 O, H 2 S, NO 2 образованы из молекул, каждая из которых является электрическим диполем и в отсутствии внешнего электрического поля. Такие молекулы и образованные ими диэлектрики называются полярными. Например, молекула поваренной соли NaCl. При образовании молекулы единственный валентный электрон натрия захватывается хлором. Оба нейтральных атома превращаются в систему из двух ионов с зарядами противоположных знаков. Центр положительного заряда молекулы приходится на ион натрия Na , а отрицательного — на ион хлора Cl рис. При отсутствии внешнего поля молекулярные диполи из-за теплового движения расположены хаотично, поэтому их суммарный дипольный момент равен нулю. Со стороны этого поля на диполь будут действовать две силы, одинаковые по модулю и противоположные по направлению. Эти силы создают вращающий момент, стремящийся повернуть диполь так, чтобы его ось была направлена по линии напряженности поля рис. Но этому препятствует тепловое движение. В результате молекула поворачивается лишь частично рис. Поворот электрических диполей приводит к появлению еще одного электрического поля с напряженностью Е дi , которая направлена против напряженности внешнего поля Е 0. В таком диэлектрике общая напряженность Е становится меньше напряженности внешнего поля Е 0. Вследствие поворота молекул на одной поверхности диэлектрика появляются преимущественно отрицательные заряды диполей, а на другой — положительные см. Такие заряды называются связанные. Внутри диэлектрика отрицательные и положительные заряды диполей компенсируют друг друга и средний электрический заряд диэлектрика равен нулю. У полярных диэлектриков, наряду с ориентационной поляризацией, наблюдается и электронная поляризация. Однако эффект ориентации диполей на несколько порядков превосходит эффект смещения зарядов, поэтому последним часто пренебрегают. Таким образом, во всех диэлектриках, помещенных в электростатическое поле, происходит уменьшение напряженности этого поля. Степень ослабления поля зависит от свойств диэлектрика. Для характеристики электрических свойств диэлектриков вводится особая величина, называемая диэлектрической проницаемостью. Учебники 7 класс 8 класс 9 класс 10 класс 11 класс Горбацевич С. Разделы физики Механика МКТ и Термодинамика Электродинамика Оптика и СТО Атомная и ядерная Журнал "Квант" Из истории науки Калейдоскоп Лаборатория Статьи Школа Лауреаты премий по физике Нобелевские лауреаты премии по физике Общие Форум Справка Наши партнеры Новые страницы Свежие правки Авторские права. Статья Обсуждение Просмотр История Далее….
Игры спанч боб готовит
Зеленый проспект 20 кадастровая палата график
Образец устава ооо после 01.09 2014
A very good point перевод
Где есть пруды
Слова на тему экологические проблемы