Отримання знань
дистанційна підтримка освіти школярів
Провідники і діелектрики в електричному полі
Речовина, внесена до електричного поля, може істотно змінити його. Це пов'язано з тим, що речовина складається із заряджених частинок. При відсутності зовнішнього поля частинки розподіляються усередині речовини так, що створюване ними електричне поле дорівнює нулю. За наявності зовнішнього поля відбувається перерозподіл заряджених частинок і в речовині виникає власне електричне поле. Повне електричне поле 
складається відповідно до принципу суперпозиції із зовнішнього поля 
і внутрішнього поля 
яке створюється всередині речовини.
Розглянемо два класи речовин: провідники і діелектрики.
Основна особливість провідників – наявність вільних зарядів (електронів), які беруть участь в тепловому русі і можуть переміщатися по всьому об'єму провідника. Типові провідники – метали.
У відсутність зовнішнього поля в будь-якому елементі об'єму провідника негативний вільний заряд компенсується позитивним зарядом іонних граток. У провіднику, внесеному в електричне поле, відбувається перерозподіл вільних зарядів, внаслідок чого на поверхні провідника виникають позитивні і негативні заряди, що не компенсуються (мал. 1). Цей процес називають електростатичною індукцією, а заряди, що з'явилися на поверхні провідника, – індукційними зарядами. Індукційні заряди створюють своє власне поле Повне електростатичне поле усередині провідника дорівнює нулю, а потенціали в усіх точках однакові і дорівнюють потенціалу на поверхні провідника.
|
яке компенсує зовнішнє поле 
у всьому об'ємі провідника: 
(всередині провідника). |
| Малюнок 1. Електростатична індукція |
Всі внутрішні області провідника, внесеного до електричного поля, залишаються електронейтральними. Якщо видалити деякий об'єм, виділений всередині провідника, і утворити порожнину, то електричне поле усередині порожнини дорівнюватиме нулю. На цьому заснована електростатичний захист – чутливі до електричного поля прилади для виключення впливу поля поміщають в металеві ящики (мал. 2).
 |
| Малюнок 2. Електростатичний захист. Поле в металевій порожнині дорівнює нулю |
Оскільки поверхня провідника є еквіпотенціальною, силові лінії у поверхні мають бути перпендикулярні до неї. На відміну від провідників, в діелектриках (ізоляторах) немає вільних електричних зарядів. Вони складаються з нейтральних атомів або молекул. Заряджені частки в нейтральному атомі зв'язані один з одним і не можуть переміщатися під дією електричного поля .
|
Переглянути відео Провідники в електричному полі (у новому вікні)
При внесенні діелектрика до зовнішнього електричного поля 
в ньому виникає деякий перерозподіл зарядів, що входять до складу атомів або молекул. Зв'язані заряди створюють електричне поле 
яке усередині діелектрика направлене протилежно вектору напруженості 
зовнішнього поля. Цей процес називається поляризацією діелектрика. В результаті повне електричне поле 
усередині діелектрика виявляється по модулю менше зовнішнього поля
Фізична величина, рівна відношенню модуля напруженості 
зовнішнього електричного поля у вакуумі до модуля напруженості 
повного поля в однорідному діелектрику, називається діелектричною проникністю речовини.
|
Переглянути відео Діелектрики в електричному полі (у новому вікні)