проводники в электростатическом поле электростатическая индукция

Проводники в электростатическом поле

Вы будете перенаправлены на Автор24

Электростатическая индукция

Когда мы вносим проводник в электрическое поле, происходит разделение положительных зарядов (ядер) и отрицательных (электронов). Такое явление носит название электростатической индукции. Заряды, которые появляются в результате, называют индуцированными. Индуцированные заряды создают дополнительное электрическое поле.

Поле индуцированных зарядов направлено в сторону противоположную направлению внешнего поля. Поэтому заряды, которые накапливаются на концах проводника, ослабляют внешнее поле. Перераспределение зарядов идет, пока не выполнены условия равновесия зарядов для проводников.

Для того чтобы заряд на проводнике находился в состоянии равновесия необходимо, чтобы:

Что означает, что потенциал поля внутри проводника не изменяется. Объем проводника является эквипотенциальным.

Истечение заряда с острия

Если расстояние от проводника много больше, чем его геометрические размеры, то рисунок линий поля похож на поле точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности имеют форму сферы (как у точечного заряда). При приближении к проводнику эквипотенциальные поверхности становятся все более похожи на поверхность проводника, которая, как уже говорилось, является эквипотенциальной. Вблизи выступов эквипотенциальные поверхности расположены гуще, напряженность поля больше. Следовательно, плотность заряда на выступах особенно большая. Так, напряженность поля на острие может быть настолько велика, что может возникать ионизация молекул газа, который окружает проводник.

Готовые работы на аналогичную тему

Ионы газа противоположного знака заряда (относительно заряда проводника) притягиваются к проводнику, нейтрализуют его заряд. Ионы того же знака отталкиваются от проводника, «тянут» за собой нейтральные молекулы газа. Такое явление называют электрическим ветром.

Заряд проводника уменьшается в результате процесса нейтрализации, он как бы стекает с острия. Такое явление называют истечением заряда с острия.

Электрическое смещение поля в однородном изотропном диэлектрике около заряженного проводника равно:

А напряженность поля при этом равна:

Задание: Опишите, то происходит с линиями поля, если внести проводник, не обладающий зарядом в электростатическое поле.

Если мы вносим нейтральный проводник в электрическое поле, происходит разделение положительных и отрицательных зарядов, то есть на нем образуются индуцированные заряды. Перераспределение зарядов происходит до момента выполнения условий о равенстве нулю напряженности внутри проводника, и перпендикулярности вектора напряженности поля, поверхности проводника. Так, нейтральный проводник как бы разрывает часть линий напряженности поля, он заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах, которые возникли на поверхности проводника и снова начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются по поверхности проводника (рис.1). Если внутри проводника имеется полость, то в равновесии поле внутри нее равно нулю.

Задание: Положительный точечный заряд создает электростатическое поле. В это поле внесли шар, который является проводником. Какими будут эквипотенциальные поверхности и силовые линии результирующего поля?

Когда в поле вносим незаряженный проводящий шар, то на нем индуцируются заряды, которые распределяются по поверхности шара так, чтобы поле внутри шара было равно нулю, а линии напряженность были перпендикулярны к любой точке шара. Изображение распределения индуцированных зарядов дано на рис.2.

Силовые линии поля при удалении от заданной системы приближаются по виду к радиальным. Эквипотенциальные поверхности результирующего поля становятся сферами.

где заряд находящийся внутри выделенной поверхности равен:

\[q=\sigma \cdot \triangle S\ \left(3.2\right),\]

Подставляем (3.2) в уравнение (3.1), выражаем напряженность поля, получаем:

Источник

Физика. 10 класс

§ 22-1. Проводники в электростатическом поле

Мы уже обсуждали сходство и различие гравитационного и электростатического взаимодействий. Следует отметить ещё одно их существенное различие. От сил тяготения нельзя защититься. Нет такого убежища, в котором бы силы тяготения не действовали. А вот получить надёжную защиту от электростатических сил вполне возможно. Такую защиту может обеспечить любой проводник. Так какие же свойства проводников позволяют использовать их для электростатической защиты?

Проводники в электростатическом поле. В металлах свободными заряженными частицами являются электроны. Это происходит потому, что электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов, утрачивают связи со своими атомами и могут относительно свободно передвигаться по всему объёму металла.

Выясним, что происходит в однородном металлическом проводнике, если его внести в электростатическое поле. Для этого поместим металлический проводник А в электростатическое поле, созданное двумя заряженными пластинами В и С ( рис. 118.2 ). Напряжённость этого поля направлена от положительно заряженной пластины В к отрицательно заряженной пластине С. Под действием электрических сил свободные электроны наряду с непрекращающимся тепловым движением начнут двигаться упорядоченно. Они будут накапливаться слева у поверхности проводника А, создавая там избыточный отрицательный заряд. Недостаток электронов на правой стороне проводника приведёт к возникновению на ней избыточного положительного заряда.

Следовательно, электростатическое поле внутри проводника отсутствует. Таким образом, проводник — одна из моделей, используемых в электростатике, описывающая однородное тело, внутри которого напряжённость электростатического поля равна нулю.

Суммарный заряд любой внутренней области проводника равен нулю и не влияет на распределение зарядов на его поверхности и на напряжённость поля внутри проводника. На этом свойстве проводников основана электростатическая защита. Чтобы защитить чувствительные к электрическому полю приборы, их помещают внутрь заземлённых полых проводников со сплошными или сетчатыми стенками. Чаще, однако, экранируют не приборы, а сам источник электрического поля, от нежелательного воздействия которого необходимо защитить расположенные поблизости устройства.

На рисунке 118.3 представлено поперечное сечение полой проводящей призмы. Призма заряжена отрицательно. В какой области (областях) — А, В или С — напряжённость электростатического поля не равна нулю?

Следствием того, что напряжённость электростатического поля внутри однородного проводника равна нулю, является то, что потенциал всех точек проводника одинаков. В самом деле, если напряжённость поля равна нулю, то разность потенциалов между любыми двумя точками проводника равна нулю. Поэтому можно оперировать потенциалом проводника, не указывая конкретную точку, в которой он определён.

Источник

Электростатическая индукция

Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля, при действии на тело внешнего электрического поля. Явление обусловлено перераспределением зарядов внутри проводящих тел, а также поляризацией внутренних микроструктур [1] у непроводящих тел. Внешнее электрическое поле может значительно исказиться вблизи тела с индуцированным электрическим полем.

Содержание

Электростатическая индукция в проводниках

Перераспределение зарядов в хорошо проводящих металлах при действии внешнего электрического поля происходит до тех пор, пока заряды внутри тела практически полностью не скомпенсируют внешнее электрическое поле. При этом на противоположных сторонах [2] проводящего тела появятся противоположные наведённые (индуцированные) заряды.

Электростатическая индукция в диэлектриках

Диэлектрики в электростатическом поле поляризуются.

Применение

Наиболее массовое применение находит основанная на данном явлении электростатическая защита приборов и соединительных цепей.

Данный эффект используется в ряде приборов, например в генераторе Ван де Граафа.

Ссылки

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Электростатическая индукция» в других словарях:

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ — появление (наведение) электрических зарядов разного знака на противоположных участках поверхности проводника или диэлектрика в электростатическом поле … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ — наведение электрич. заряда в проводниках или диэлектриках, помещённых в пост. электрич. поле. В проводниках квазисвободные эл ны перемещаются под действием внеш. электрич. поля до тех пор, пока заряд не перераспределится так, что создаваемое им… … Физическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ — перераспределение зарядов на поверхности проводника или поляризация диэлектрика под действием стороннего электрич. поля E ст(r). Вследствие Э. и. у электрически нейтральных (в целом) тел появляется индуцированный электрич. диполь ный момент р е и … Физическая энциклопедия

электростатическая индукция — Появление электрических зарядов на отдельных частях проводящего тела под влиянием электростатического поля. [ГОСТ Р 52002 2003] EN electric induction phenomenon in which the electric charge distribution in a body is modified by an electric field… … Справочник технического переводчика

электростатическая индукция — появление (наведение) электрический зарядов разного знака на противоположных участках поверхности проводника или диэлектрика в электростатическом поле. * * * ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ, появление (наведение)… … Энциклопедический словарь

электростатическая индукция — elektrostatinė indukcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrostatic induction; electrostatic influence vok. elektrostatische Induktion, f; elektrostatische Influenz, f rus. электростатическая индукция, f pranc. induction… … Fizikos terminų žodynas

электростатическая индукция — 20 электростатическая индукция Появление электрических зарядов на отдельных частях проводящего тела под влиянием электростатического поля Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ — явление наведения электрич. зарядов на проводящем теле под действием внеш. электростатич. поля. Э. и. используется, напр., для электрич. экранирования, т. е. для защиты к. л. приборов или элементов электрич. схемы от влияния внеш. электрич. полей … Большой энциклопедический политехнический словарь

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ — появление (наведение) электрич. зарядов разного знака на противоположных участках поверхности проводника или диэлектрика в электростатич. поле … Естествознание. Энциклопедический словарь

Источник

Электризация под влиянием заряженного тела

Электрический заряд можно сообщить электрически нейтральному телу, даже не прикасаясь к нему, а просто располагая заряженное тело неподалеку.

Такой способ наведения заряда называется электростатической индукцией. Ее несложно продемонстрировать в проводниках.

Перегруппировка зарядов

С помощью этого способа можно сгруппировать заряды на противоположных частях проводника.

На ближайшей к заряженному телу части проводника соберутся заряды, имеющие противоположный по отношению к заряженному телу знак (рис. 1).

А на удаленной от заряженного тела части проводника, будут располагаться заряды, знак которых совпадает со знаком заряженного тела.

Если заряженное тело удалить, заряды на проводнике распределятся равномерно и проводник опять станет электрически нейтральным (рис. 2).

Суть электростатической индукции

Вокруг заряженных тел существует электрическое поле. Это поле может воздействовать на другие тела, находящиеся неподалеку. В этих телах возникает собственное электростатическое поле в ответ на воздействие поля внешнего.

Заряды, распределившиеся по частям проводника, называются индуцированными.

Электростатическая индукция – это процесс распределения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля.

Под действием внешнего поля:

Можно ли сделать так, чтобы части проводника остались заряженными после удаления заряженного тела? Да.

Как оставить на теле заряд после удаления влияющего тела

Существуют два способа добиться такого эффекта.

Первый способ:

Не удаляя заряженное тело, дать стечь отрицательному заряду с проводника (рис. 3).

Проводник в целом окажется заряженным положительно. Этот заряд останется на проводнике после того, как заряженное тело будет от него удалено.

Второй способ:

Не удаляя заряженное тело, разрезать проводник на две части – приближенную к заряженному телу и удаленную от него (рис. 4).

Эти части будут иметь противоположные и численно равные заряды. После удаления заряженного тела они останутся на половинках проводника.

Эксперимент – разделение зарядов

Опыт, описанный здесь, можно применять для демонстрации разделения зарядов в проводниках.

Для проведения эксперимента понадобятся:

Чтобы разделить заряды, необходимо выполнить следующую последовательность действий.

Подготовка приборов

Расположим два незаряженных электрометра на одной прямой, на небольшом расстоянии (к примеру, 0,5 м) один от другого. Располагать их нужно так, чтобы они находились перед наблюдателями, один немного левее, а второй – правее (рис. 5).

Чаши электрометров соединим куском металлической проволоки, или металлической линейкой. Желательно, чтобы в средней части проводника был изолированный участок. Он пригодится, когда потребуется разъединить заряженные приборы.

Конструкция, состоящая из двух чаш, соединительного проводника и стержней электрометров после соединения превращается в единый проводник.

Подготовка влияющего тела

Теперь необходимо подготовить (наэлектризовать) тело, которое будет влиять на электрометры и соединяющий их проводник.

Можно взять два диэлектрика и произвести их электризацию трением (рис. 6). К примеру, линейку из оргстекла можно натереть смятым сухим тетрадным листом бумаги, либо листом формата А4.

Начинаем эксперимент

Теперь нужно поднести наэлектризованное тело к одному из электрометров (рис. 7).

На рисунке наэлектризованное тело имеет отрицательный заряд, это обозначено знаками «минус».

Свободные электроны, находящиеся в проводнике, могут передвигаться по нему. Поэтому, некоторое количество электронов из ближайшего к заряженному телу электрометра перейдет по соединительному проводнику в дальний электрометр.

По закону сохранения заряда, сколько электронов ушло из одного конца проводника, столько же перейдет в другой его конец.

Приборы разъединяем

Если, не удаляя заряженное тело, убрать проводник, соединяющий приборы, то оба электрометра останутся заряженными (рис. 8). Разъединяя приборы, проводник нужно аккуратно приподнять с помощью изолятора, например – сухой деревянной линейки.

Убираем влияющее тело

Наконец, можно удалить заряженное тело, создавшее наведенный заряд (рис. 9).

Как видно из рисунка, на приборах присутствуют противоположные заряды. Для поддержания зарядов теперь не требуется наличие поблизости тела, вызвавшего электростатическую индукцию.

Выводы

В теле, помещенном во внешнее электрическое поле, появляется собственное электростатическое поле. Такое явление называют электростатической индукцией. Во время этого процесса в проводниках перераспределяются заряды, а диэлектрики поляризуются.

Источник

Содержание:

Проводники в электрическом поле:

Действие электрического поля распространяется на все без исключения природные объекты — от макроскопических тел до микроскопических частиц, входящих в состав вещества: электроны, протоны, позитроны и т. д. Именно эти частицы определяют электрические свойства различных тел.

Рассмотрим взаимодействие электрического поля с наиболее распространенным классом проводников металлами.

Электрические свойства вещества определяются наличием в них электронов, протонов, ионов.

Возьмем два металлических цилиндра и соединим каждый со стержнем заземленного электрометра. Расположим цилиндры между двумя параллельными металлическими пластинами так, чтобы они, касаясь друг друга, составляли единое целое (рис. 1.10). Если зарядим пластины разноименными зарядами, то увидим, что стрелки электрометров отклонятся от положения равновесия и засвидетельствуют наличие заряда на цилиндре (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Металлические цилиндры в
электрическом поле
пластин зарядились разноименно

Явление возникновения зарядов на проводниках в электрическом поле называется электростатической индукцией.

Если с пластин убрать заряды, то заряды исчезнут и на цилиндрах. Это подтверждает, что на проводнике заряды возникли под действием электрического поля пластин.

Явление возникновения зарядов на проводниках в электрическом поле называется электростатической индукцией.

Проведем предыдущий опыт повторно. Но после того как электрометры отметят наличие зарядов на концах проводника, разведем цилиндры и разрядим пластины. Электрометры и после этого будут отмечать наличие зарядов на цилиндрах (рис. 1.11).

Исследовав с помощью эбонитовой палочки знак заряда цилиндра, увидим, что цилиндры имеют разноименные заряды.

Подобное явление наблюдается при электризации всех металлических тел в электрическом поле. Если к металлическому шарику, не заряженному изначально, поднести наэлектризованную эбонитовую или стеклянную палочку, то шарик будет притягиваться к ним. Это можно объяснить тем, что под действием электрического поля заряженной палочки в шарике происходит перераспределение заряженных частиц (рис. 1.12). Поэтому внутри металлических проводников отсутствует электрическое поле. Это явление применяют для изготовления металлических экранов, защищающих различные приборы от действия электрического поля (рис. 1.13).

Рис. 1.12. Взаимодействие металлического шарика и заряженной палочки

Рис. 1.13. В пространстве, ограниченном металлическим экраном, напряженность электрического поля равна нулю

Металлические экраны устраняют также нежелательное электрическое взаимодействие в различных электронных устройствах.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле

Проводя аналогии между гравитационным и электростатическим взаимодействиями, мы находили общие для них свойства. Однако между ними есть и существенные отличия. Одно из них — всепроникаемость гравитационного поля. Действительно, убежище от силы притяжения построить невозможно. А вот от действия сил электростатического поля можно спрятаться достаточно надежно, построив защиту из проводника. Выясним, почему это возможно.

Каковы особенности внутреннего строения проводников

Любое вещество состоит из молекул, атомов или ионов, которые, в свою очередь, содержат заряженные частицы. Поэтому, если вещество поместить в электрическое поле, это вызовет в веществе определенные изменения, зависящие от свойств самого вещества. В зависимости от электрических свойств вещества делят на проводники, диэлектрики, полупроводники.

Проводники — это вещества, способные проводить электрический ток. Любой проводник содержит заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри проводника. Типичные представители проводников — металлы. Внутренняя структура металлов представляет собой кристаллическую решетку, образованную положительно заряженными ионами и находящуюся в «газе» свободных электронов. Проводниками также являются электролиты, а при некоторых условиях — и газы. В электролитах свободные заряженные частицы — это положительные и отрицательные ионы, а в газах еще и электроны.

Электростатические свойства проводников

Свойство 1. Напряженность электростатического поля внутри проводника равна нулю.

Поместим металлический проводник в электростатическое поле (рис. 43.1). Под действием поля движение свободных электронов станет направленным. Если поле не слишком велико, то электроны не могут оставить провод ник и накапливаются в определенной области его поверхности — эта область приобретает отрицательный заряд, а противоположная область — положительный (его создают оставшиеся там положительные ионы).

Таким образом, на поверхности проводника появляются наведенные (индуцированные) электрические заряды, при этом суммарный заряд проводника остается неизменным (рис. 43.2).

Явление перераспределения электрических зарядов в проводнике, помещенном в электростатическое поле, называют явлением электростатической индукции.

Заряды, индуцированные на поверхности проводника, создают собственное электрическое поле, направленное противоположно внешнему полю (рис. 43.3). Процесс перераспределения зарядов будет продолжаться до момента, когда поле внутри проводника, создаваемое индуцированными зарядами, полностью компенсирует внешнее поле. За очень малый интервал времени напряженность результирующего поля внутри проводника станет равной нулю.

Рис. 43.3. Перераспределение зарядов в проводнике происходит до тех пор, пока модуль напряженности поля индуцированных зарядов не будет равен модулю напряженности внешнего поля

Свойство 2. Поверхность проводника эквипотенциальна. Это утверждение является прямым следствием связи между напряженностью поля и разностью потенциалов: . Если напряженность поля внутри проводника равна нулю, то разность потенциалов тоже равна нулю, поэтому потенциалы во всех точках проводника одинаковы.

Свойство 3. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Данное свойство является следствием закона Кулона и свойства одноименных зарядов отталкиваться.

Свойство 4. Вектор напряженности электростатического поля перпендикулярен поверхности проводника (рис. 43.4). Докажем свойство 4 методом от противного.

Предположим, что в определенной точке поверхности проводника вектор напряженности электростатического поля направлен под некоторым углом к поверхности проводника. Разложим этот вектор на две составляющие: нормальную , перпендикулярную поверхности, и тангенциальную , направленную по касательной к поверхности. Понятно, что в результате действия электроны будут направленно двигаться по поверхности проводника, но это означает, что по данной поверхности течет электрический ток, а это, в свою очередь, противоречит закону сохранения энергии, следовательно: = 0, поскольку .

Свойство 5. Электрические заряды распределяются по поверхности проводника так, что напряженность электростатического поля проводника оказывается больше на выступах проводника и меньше в его впадинах (рис. 43.5).

Как применяют электростатические свойства проводников

Приведем примеры использования рассмотренных электростатических свойств проводников.

Электростатическая защита. Иногда возникает необходимость изолировать приборы от влияния внешних электрических полей. Очевидно, что для этого их необходимо поместить внутрь металлического корпуса, поскольку внешнее электрическое поле вызывает появление индуцированных зарядов только на поверхности проводника, а поле внутри проводника отсутствует (рис. 43.6). Аналогичный эффект достигается, если сплошную проводящую оболочку заменить металлической сеткой с мелкими ячейками.

Рис. 43.6. Электростатическая защита. Под действием внешнего поля на поверхности металлического корпуса возникают индуцированные заряды, поле которых экранирует внешнее электрическое поле: напряженность поля внутри корпуса становится равной нулю

Заземление. Чтобы разрядить небольшое заряженное тело, его необходимо соединить проводником с телом больших размеров: на теле больших размеров накапливается больший электрический заряд. Чтобы обосновать это утверждение, рассмотрим два соединенных проводником проводящих шара радиусами , расположенные друг от друга на большом (по сравнению с их радиусами) расстоянии l (рис. 43.7).

Рис. 43.7. Заряд Q, переданный системе из двух шаров, соединенных проводником, распределится между шарами так, что их потенциалы будут равными

Поскольку , получим, что заряды шаров прямо пропорциональны их радиусам:

Обратите внимание! Если один из заряженных шаров значительно больше другого, после их соединения практически весь заряд окажется на большем шаре. Этот вывод справедлив и для проводящих тел произвольной формы. Так, если коснуться рукой кондуктора заряженного электроскопа, заряд перераспределится между кондуктором и телом человека, а поскольку человек значительно больше кондуктора, почти весь заряд перейдет на человека.

Часто в качестве тела больших размеров используют весь земной шар: приборы, на которых не должен скапливаться электрический заряд, «заземляют» — присоединяют к массивному проводнику, закопанному в землю.

Каковы особенности внутреннего строения диэлектриков

Диэлектрики — это вещества, плохо проводящие электрический ток: при обычных условиях в них практически нет зарядов, которые могут свободно передвигаться. Обычно выделяют следующие три группы диэлектриков.

Вещества, молекулы (атомы) которых неполярные: при отсутствии внешнего электростатического поля центры распределения положительных и отрицательных зарядов, из которых состоит молекула (атом), совпадают.

Типичными примерами таких веществ являются одноатомные газы; газы, состоящие из симметричных двухатомных молекул; некоторые органические жидкости; пластмассы.

Вещества, молекулы которых полярные: при отсутствии внешнего электростатического поля центры распределения положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают, то есть электронные облака смещены к одному из атомов.

Примером полярного диэлектрика является вода (). Молекулы воды, как и молекулы других полярных диэлектриков, представляют собой микроскопические электрические диполи.

Вещества, имеющие ионную структуру. Среди них — соли и щелочи, например хлорид натрия (NaCl). Кристаллические решетки многих ионных диэлектриков можно рассматривать как состо ящие из двух вставленных друг в друга подрешеток, каждая из которых образована ионами одного знака.

При отсутствии внешнего поля каждая ячейка кристалла в целом электронейтральна.

Как электростатическое поле влияет на диэлектрик

Внесение диэлектрика во внешнее электростатическое поле вызывает поляризацию диэлектрика. В процессе поляризации неполярных диэлектриков проявляется электронный (деформационный) механизм. Под действием внешнего электрического поля молекулы неполярных диэлектриков поляризуются: положительные заряды смещаются в направлении вектора напряженности этого поля, а отрицательные — в противоположном направлении (рис. 43.8, а).

В результате молекулы превращаются в электрические диполи, расположенные вдоль силовых линий внешнего поля. В итоге на поверхностях AB и CD появляются нескомпенсированные связанные заряды противоположных знаков, образующие свое поле, напряженность которого направлена навстречу напряженности внешнего поля (рис. 43.8, б). В процессе поляризации полярных диэлектриков возникает ориентационная поляризация. Под действием внешнего электрического поля дипольные молекулы диэлектрика пытаются повернуться так, чтобы их оси были расположены вдоль силовых линий поля. Однако этому процессу препятствует тепловое движение молекул, и возникает лишь частичное упорядочение дипольных молекул (рис. 43.9).

Упорядоченность в расположении молекул вызывает появление на поверхностях AB и CD нескомпенсированных связанных зарядов противоположных знаков. Эти заряды образуют свое поле напряженностью , которая направлена противоположно напряженностивнешнего поля.

Заметим, что в полярных диэлектриках имеется и электронный механизм поляризации, то есть в результате действия электрического поля происходит смещение зарядов в молекулах. Однако эффект ориентации на несколько порядков превосходит электронный эффект, поэтому последним часто пренебрегают.

При поляризации ионных диэлектриков наблюдается ионная поляризация. Под действием внешнего поля ионы разных знаков, составляющие две подрешетки, смещаются в противоположных направлениях, и в результате на гранях кристалла появляются нескомпенсированные связанные заряды, то есть кристалл поляризуется.

Следует подчеркнуть, что ионная поляризация в чистом виде не наблюдается, — ее всегда сопровождает электронная поляризация.

Как диэлектрик влияет на электростатическое поле

Рассматривая механизмы поляризации диэлектриков, вы узнали, что внесение диэлектрика во внешнее электростатическое поле вызывает появление на его поверхности связанных зарядов. Связанные заряды создают электрическое поле напряженностью , которая внутри диэлектрика направлена противоположно напряженности внешнего поля. В результате напряженность результирующего поля внутри диэлектрика оказывается по модулю меньше, чем напряженность внешнего поля: . Уменьшение модуля напряженности электростатического поля в веществе по сравнению с модулем напряженности электростатического поля в вакууме характеризуется физической величиной, которую называют диэлектрическая проницаемость ε вещества:

Диэлектрические проницаемости различных веществ могут отличаться в десятки раз. Так, диэлектрическая проницаемость газов близка к единице, жидких и твердых неполярных диэлектриков — к нескольким единицам, полярных диэлектриков — к нескольким десяткам единиц (для воды ε = 81 ). Есть вещества (их называют сегнетоэлектриками), диэлектрическая проницаемость которых составляет значение порядка десятков и сотен тысяч.

Уменьшение напряженности электрического поля в диэлектрике в ε раз по сравнению с напряженностью поля в вакууме приводит к уменьшению силы электростатического взаимодействия. Поэтому закон Кулона для случая взаимодействия двух зарядов, расположенных в диэлектрике на расстоянии r друг от друга, имеет вид:

Так же изменяются формулы для определения потенциала ϕ и модуля напряженности E поля, созданного точечным зарядом Q, расположенным в диэлектрике: , где r — расстояние от заряда до точки, в которой определяется напряженность или потенциал поля.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

• ← Экологическая акция поможем птицам зимой
• ремонт ванной комнаты в йошкар оле →