Проводник во внешнем электрическом поле

Лекция 5

Пьезоэлектрики.

Пьезоэлектрики – кристаллические вещества, в которых при сжатии или растяжении в определенных направлениях возникает электрическая поляризация даже в отсутствии электрического поля (прямой пьезоэффект).

Следствием прямого пьезоэффекта является обратный пьезоэффект – появление механической деформации под действием электрического поля. Первое исследование пьезоэффектов было проведено братьями Кюри на кристалле кварца. Затем подобные свойства были обнаружены у 1500 веществ (турмалин, сегнетова соль, сахар, титанат бария и др.).

Применяются пьезоэлектрики в кварцевых взрывателях, часах, микрофонах, датчиках давления, в головке проигрывателя и др.

При помещении проводника во внешнее электрическое поле или сообщение ему некоторого заряда на заряды проводника будет действовать электрическое поле. Заряды проводника начнут перемещаться, это перемещение продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение заряда, при котором электрическое поле внутри проводника обращается в нуль.

Рис. 1.	Рис.2.

Возникающие при этом на проводнике заряды, численно равные друг другу, но противоположные по знаку называются индуцированные заряды. Индуцированные заряды исчезают, как только проводник удаляется из электрического поля.

Итак, для проводника во внешнем электрическом поле выполняются следующие условия:

1). Всюду внутри проводника напряженность поля = 0, а у его поверхности , () – тангенциальная составляющая равно нулю.

2). Весь объем проводника эквипотенциален, то есть .

3). Поверхность проводника – эквипотенциальная поверхность. Нейтральный проводник, внесенный в электрическое поле, разрывает часть линий напряженности – они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных.

Индуцированные заряды распределяются по внешней поверхности проводника. Если внутри проводника имеется полость, то при равновесном распределении индуцированных зарядов поле внутри нее равно нулю. На этом основывается электростатическая защита – экранирование тел, например радиоэлектронных приборов, от влияния внешних электрических полей. Вместо сплошного проводника используется густая металлическая сетка.

	Рассмотрим заряженный проводник с выступами и впадинами. Из-за взаимного отталкивания заряды стремятся как можно дальше удалиться друг от друга и поэтому плотность заряда на острие больше, на впадинах меньше. Наличие острия приводит к стеканию заряда (напряженность там больше). Это свойство используется для защиты оборудования и людей от поражения индуцированным зарядом.
Рис. 3.