Проводники в электростатическом поле, электростатическая индукция

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 (ток) продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Это происходит в течение очень короткого времени.

Итак, напряженность поля во всех точках внутри проводника равна нулю,

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен (j = const), т. е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной. Отсюда же следует, что вектор напряженности электрического поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали к каждой точке его поверхности.

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

Как следует из теоремы Гаусса, для вектора смещения и вектора напряжённости, справедливы соотношения: и где e — диэлектрическая проницаемость среды, окружающей проводник.

Таким образом, напряженность электростатического поля у поверхности провод­ника определяется исключительно поверхностной плотностью зарядов.

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные — по полю, отрицательные — против поля (рисунок слева, а).

На одном конце проводника будет скап­ливаться избыток положительного заряда, на другом — избыток отрицательного (рисунок слева, б).

Эти заряды называются индуцированными.

Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника.

Определение 1.

Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростати­ческой индукцией.