Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Тема 11. Провідник в електричному полі



Задачі

(44) Покажемо, що в провіднику, поміщеному в електричне поле, воно дорівнюватиме ну­ле­ві, а за межами провідника – змі­ни­ться.

Візьмемо конкретний провідник – метал. Ві­до­мо, що в ньому є вільні носії заряду – електрони (мал. 33, а), які рухаються хаотично. Як тільки ми включимо електростатичне поле, воно почне діяти на вільні електрони, і вони, маючи негативний заряд, почнуть рухатися проти силових ліній. У ре­зультаті їх на­гро­мадження на одній з поверхонь, на про­ти­леж­ній поверхні (а точніше в усьому об’ємі) ви­ник­не нескомпенсований позитивний заряд, що стане при­чиною виникнення внутрішнього електричного поля, спрямованого про­тилежно до зовнішнього (мал. 33, б). Проте в міру на­громадження елек­т­ронів на по­ве­рх­ні, внут­рі­шнє поле буде зростати і все більше гальмувати інші елек­трони в їхньому русі проти зов­ніш­нього поля. Коли внутрішнє поле зросте на­сті­ль­ки, що воно зрівняється за величиною з зов­нішнім, рух елек­тронів при­пиниться. Оскільки напрями цих полів протилежні, то поле все­ре­дині про­від­ника зникне (мал. 33, в). За межами провідника зліва і справа поле інду­ко­ва­них зарядів буде спів­на­прав­лене із зовнішнім полем, тому підсилить його. Проте зверху і знизу силові лінії здеформуються і густота їхня стане меншою, що означає, що там поле послаблюється.

Очевидно: якщо провідник порожнистий, то нічого від цього не зміни­ться, поле всередині такої провідної посудини відсутнє.

Це явище використовують для захисту електричних приладів від зов­нішнього електричного поля. Для цього прилади поміщають у металеві корпуси.

 

(45) Покажемо: якщо провіднику на­дати за­ря­ду, то він роз­мі­ститься на його поверхні.

Припустимо, що заряд роз­по­ді­лив­ся в об’ємі про­відника. Тоді на будь-який за­ряд з боку інших однойменних зарядів буде діяти сила, яка спря­мо­вана до поверхні. А о­скі­льки він може вільно пере­міщу­ватися, то почне ру­хатися до поверхні (мал. 34). Те саме ста­неться і з іншими зарядами. В результаті всі заряди роз­містяться на поверхні про­від­ника.

 

(46) Покажемо, що як заряд­же­ний так і електронейтральний провід­ник є еквіпотен­ці­яль­ним.

Оскільки заряд розміщується на поверхні провідника, то поле все­редині провідника відсутнє. Дійсно, виберемо зам­к­не­ну поверхню всередині провідника (мал. 35). Так як в області, обмеженій цією поверхнею, немає заря­дів, то згідно з теоремою Остро­град­ського–Гауса

 

 

звідки, оскільки

 

 

З останньої рівності випливає, що

 

 

з формули зв’язку напруженості з потенціялом

 

 

звідки робимо висновок, що не залежить від координат, тобто всю­ди все­редині зарядженого (чи не зарядженого) провідника

 

(47) Доведемо, що електричне поле між точковим зарядом та не­скін­чен­ною провідною площиною збігається з полем, ство­реним цим заря­дом, та його дзеркаль­ним зо­браженням у цій пло­щині.

Будемо доводити нав­паки, що поле двох точкових різнойменних зарядів (поле диполя) можна замінити на поле одного заряду та провідної не заряд­же­ної площини.

Проведемо одну з екві­потен­ція­ль­них повер­хонь, а саме ту, яка про­ходить через середину плеча диполя, яка як ві­домо, є площиною (мал. 36). Замінимо тепер цю екві­по­тенціяльну площи­ну на реальну про­відну площину з потенціялом, що до­рівнює потенціялу еквіпотенціяльної площини. Оче­видно, що від цьо­го ні­чого не зміни­ть­ся, поле залишиться та­ким самим.

Бачимо, що таким способом мож­на вста­но­вити картину силових ліній поля, ство­ре­но­го точковим зарядом та незаряд­женою провідною площиною. Цей спосіб має назву: метод дзеркальних зображень.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.