Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Проводники в электростатическом поле

Электростатическое поле - эл.поле, образованное неподвижными электрическими зарядами.

Свободные электроны - электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника (в основном в металлах) под действием эл. поля;

Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику;

- участвуют в тепловом движении и могут свободно перемещаться по всему проводнику.

Электростатическое поле внутри проводника:

- внутри проводника электростатического поля нет ( Е = 0 ), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле.

Почему? - т.к. существует явление электростатической индукции, т.е. явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле (Евнешнее) с образованием нового электростатического поля (Евнутр.) внутри проводника.

Внутри проводника оба поля (Евнешн. и Евнутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника

Е=0. поляризация диэлектрик электростатический

Заряды можно разделить:

Электростатическая защита:

- металл. экран, внутри которого Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на поверхности проводника.

Электрический заряд проводников:

- весь статический заряд проводника расположен на его поверхности, внутри проводника q = 0;

- справедливо для заряженных и незаряженных проводников в эл.поле.

Линии напряженности эл.поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

Диэлектрики в электростатическом поле

Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле!

Электрические свойства нейтральных атомов и молекул:

Нейтральный атом - положительный заряд (ядро) сосредоточен в центре;

- отрицательный заряд - электронная оболочка;

считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома.

Молекула - чаще всего - это система ионов с зарядами противоположных знаков, т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам.

Электрический диполь - молекула, в целом нейтральная, но центры распределения противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся внутри молекулы на некотором расстоянии друг от друга.

Существуют 2 вида диэлектриков ( различаются строением молекул) :

1) полярные - молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают (спирты, вода и др.);

2) неполярные - атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).

Поляризация диэлектриков в электрическом поле - смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е.ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков.

Диэлектрик вне эл.поля - в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика.

q=0 и Eвнутр=0.

Диэлектрик в однородном эл.поле - на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий эл.поля.

Но ориентация диполей - только частичная, т.к. мешает тепловое движение.

На поверхности диэлектрика возникают связанные заряды, а внутри диэлектрика заряды диполей компенсируют друг друга.

Таким образом, средний связанный заряд диэлектрика = 0.

Поляризация неполярных диэлектриков - тоже поляризуются в эл.поле: положительные и отрицательные заряды молекул смещаются, центры распределения зарядов перестают совпадать (как диполи), на поверхности диэлектрика возникает связанный заряд, а внутри эл.поле лишь ослабляется.

Ослабление поля зависит от свойств диэлектрика.

Электростатическая защита -- помещение приборов, чувствительных к электрическому полю, внутрь замкнутой проводящей оболочки для экранирования от внешнего электрического поля.

Это явление связано с тем, что на поверхности проводника (заряженного или незаряженного), помещённого во внешнее электрическое поле, заряды перераспределяются так (явление электростатической индукции), что создаваемое ими внутри проводника поле полностью компенсирует внешнее.

Размещено на Allbest.ru