Проводник во внешнем электрическом поле
Если внести проводник в область, где существует электрическое поле, то в начальный момент времени поле в проводнике существует. Под действием силы, действующей на заряды в электрическом поле, свободные заряды придут в движение и будут перемещаться, пока напряженность электрического поля не станет равной нулю.
В результате движения зарядов в противоположных концах проводника возникают поверхностные заряды противоположного знака, которые называют индуцированными зарядами (см. рис. 5.1а, 5.1б, 5.1в):
Рис. 5.1а
Электроны под действием силы 
начинают двигаться против поля.
Рис. 5.1б
Перераспределившиеся заряды создают поле 
, направленное навстречу 
. Когда величина сравняется с , тогда результирующее поле в проводнике:
|
перераспределение электронов закончится.
Поле индуцированных зарядов накладывается на стороннее поле и приводит к его изменению, в итоге:
внутри проводника.
Вне проводника напряженность электрического поля вблизи его поверхности перпендикулярна поверхности, так как поверхность проводника – эквипотенциальная.
Часть силовых линий поля разрывается – они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных индуцированных зарядах.
Если внутри проводника есть полость, то электрическое поле в ней и во всем проводнике равно нулю. Этот эффект используется для экранирования от электрических полей. Если какое-то устройство нужно экранировать от внешних полей, его помещают в металлический экран, чаще сделанный из легкого металла с хорошей проводимостью – алюминия. Например, для качественной работы радио и телеприемников отдельные их узлы помещают в металлические экраны.
|
|
|
Электроёмкость, конденсаторы. Электроёмкость проводящего шара. Ёмкость плоского конденсатора, сферического конденсатора, цилиндрического конденсатора.
(5.2)
где q – заряд тела;
j– его потенциал.
Коэффициент пропорциональности между потенциалом и зарядом называется электроемкостью или просто емкостью уединенного проводника:
(5.3)
Единица измерения емкости – это емкость тела, у которого при заряде в 1 Кл потенциал равен 1 В. Единица измерения емкости имеет свое наименование – «фарад»
1 Ф = 1 Кл ¤ В.
Уединенные проводники обладают небольшой емкостью. Однако, если вблизи проводника расположены другие тела, емкость проводника возрастает; так как на окружающих телах возникают индуцированные заряды. Вблизи заряженного тела индуцируются заряды противоположного знака, это приводит к уменьшению потенциала тела и, соответственно, к увеличению емкости.
|
|
|
Заряды на обкладках конденсатора имеют одинаковую величину q и противоположны по знаку. Проводники, образующие конденсатор, называют обкладками. Основной характеристикой конденсатора является его емкость, которая определяется из соотношения:
(5.4)
где 
– разность потенциалов или напряжение между обкладками конденсатора; q – заряд конденсатора.
Заряды на обкладках конденсатора имеют одинаковую величину q и противоположны по знаку. Проводники, образующие конденсатор, называют обкладками. Основной характеристикой конденсатора является его емкость, которая определяется из соотношения:
(5.4)
где – разность потенциалов или напряжение между обкладками конденсатора;
q – заряд конденсатора.
Емкость плоского конденсатора
Если размер обкладок конденсатора много больше расстояния меду ними, поле между ними такое же, как в случае двух бесконечных плоскостей. Поле вне пластин практически равно нулю, т.е. конденсатор не оказывает влияния на работу других устройств. Емкость конденсатора, согласно формуле (5.4), равна:
|
|
|
(5.4а)
заряд 
, где S – площадь пластины.
Напряжение U, согласно (3.20), равно:
где d – расстояние между обкладками, следовательно, емкость плоского конденсатора равна:
(5.5)
Емкость сферического конденсатора
Сферический конденсатор – это две концентрические проводящие сферы разделенные диэлектриком.
Рис. 5.3
Потенциал на поверхности заряженного шара можно найти т. е. 
, где 
- напряженность поля заряженной сферы (при r = R); j¥= 0.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!