Проводники в электрическом поле

Проводники– это материалы, в которых присут- ствуют свободные электрические заряды, способные переме- щаться под действием сил поля. Поэтому равновесие зарядов в проводнике может наблюдаться лишь при выполнении следующих условий:

1. Напряженность поля всюду внутри проводника должна быть равна нулю (Е=0).

2. На поверхности проводника напряженность поля в каждой точке должна быть направлена по нормали к поверхности ().

Из этих условий следует, что проводник представляет собой эквипотенциальную область, т. е. в объёме и на поверхности проводника j = const. Если проводящему телу сообщить некоторый заряд q,то он распределится так, чтобы соблюдались условия равновесия. Выполнение этих условий приводит к тому, что все заряды распределяются по поверхности проводника с некоторой плотностью s. Напряженность поля вблизи поверхности заряженного метал- лического проводника пропорциональна поверхностной плотности заряда:

, (4.29)

где e – относительная диэлектрическая проницаемость среды, окружающей проводник.

Плотность зарядов на поверхности проводника зависит от величины и направления кривизны поверхности – она растёт с увеличением положительной кривизны (выпуклости) и убывает с ростом отрицательной кривизны (вогнутости) рис.4.8.

При внесении незаряженного проводника в электрическое поле носители заряда приходят в движение и у концов проводника возникают индуцированные заряды противопо- ложного знака. Поле индуцированных зарядов направлено противоположно внешнему. Перераспределение зарядов происходит до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника перпендикулярными к его поверхности (рис. 4.9).

Рис.4.7 Рис. 4.8 Рис. 4.9

Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряжен -ности: они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. На этом основывается электростатическая защита.