Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Если бы этого не произошло, то в проводнике возникло бы упорядоченное движение зарядов без затраты энергии от внешнего источника, что противоречит закону сохранения энергии.
Следствиями сказанного будет выполнение следующих правил:
1. потенциал во всех точках проводника одинаков;
2. поверхность проводника является эквипотенциальной;
3. вектор напряженностинаправлен по нормалик каждой точке поверхности проводника;
4. при помещении нейтрального проводника во внешнее поле свободные заряды (электроны и ионы) начнут перемещаться: положительные ‑ по полю, а отрицательные ‑ против поля (рис. 1.16). На одном конце проводника будет избыток положительных зарядов, на другом ‑ отрицательных. Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника ‑ перпендикулярнымиего поверхности (рис. 1.17).
|
|
Рис. 1.16. Индуцирование зарядов на поверхности проводника
Рис. 1.17. Поле внутри проводника
5. если проводнику сообщить некоторый заряд q, то нескомпенсированные зарядырасполагаются только на поверхности проводника, причем и , где ‑ поверхностная плотность зарядов, и ε ‑ диэлектрическая проницаемость среды, окружающей проводник.
Нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрываетчасть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются только на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.