Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Демков В.П. -> "Физика. Теория. Методика. Задачи" -> 158

Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.

Демков В.П., Третьякова О.Н. Физика. Теория. Методика. Задачи — М.: Высшая школа, 2001. — 669 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikateoriyametodikazadachi2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 290 >> Следующая

растет линейно с расстоянием от его центра.
Проводники в электрическом поле В проводниках имеется большая доля
зарядов, которые могут свободно перемещаться внутри вещества. К
проводникам относятся все металлы в жидком и твердом состояниях, водные
растворы солей и кислот и многие другие вещества. Здесь же под
проводником будем понимать твердое металлическое тело.
363
Рис. 12.19
Рис. 12.20
Рассмотрим проводник во внешнем электрическом поле (на рис. 12.19 его
силовые линии показаны пунктиром). Под действием поля свободные заряды в
проводнике придут в движение. В результате у границ проводника возникнут
заряды противоположных знаков, называемые индуцированными. Электрическое
поле этих зарядов направлено противоположно внешнему. Следовательно,
появление индуцированных зарядов приводит к ослаблению поля в проводнике.
За ничтожно малое время свободные заряды перераспределятся так, что
напряженность электрического поля внутри проводника станет равной нулю (в
противном случае свободные заряды продолжали бы двигаться), а силовые
линии вне проводника вблизи его поверхности будут направлены
перпендикулярно к ней (на рис. 12.19 они показаны сплошными линиями).
Действительно, если бы существовала касательная составляющая поля, то
заряды перемещались бы вдоль поверхности проводника, что противоречит
опыту.
Если проводнику сообщить некоторый избыточный заряд q, то в нем возникнет
электрическое поле, и заряды придут в движение. Они будут перемещаться до
тех пор, пока электрическое поле внутри проводника не станет равным нулю.
При этом поток вектора напряженности электрического поля через
произвольную замкнутую поверхность внутри проводника будет равен нулю.
Это может означать только одно - избыточных зарядов внутри этой
поверхности нет, т.е. избыточные заряды внутри проводника отсутствуют, а
распределяются по его поверхности.
Отмеченные условия означают, что потенциалы во всех точках поверхности
проводника (и внутри него) одинаковы, т.е. поверхность проводника
эквипотенциальна. Поэтому соединение заряженного проводника с другим
проводником приведет к тому, что заряды между проводниками
перераспределятся так, чтобы потенциалы тел выровнялись. В этом состоит
принцип "заземления", т.е. соединения проводника с Землей: потенциал
заземленного проводника будет равен потенциалу Земли.
Рассмотрим проводник, внутри которого имеется полость (рис. 12.20).
Сообщим ему некоторый заряд и поместим проводник во внешнее электрическое
поле.
Вычислим работу сил электрического поля, совершаемую ими при перемещении
некоторого точечного заряда q по замкнутой траектории l-a-2-fr-l, часть
которой проходит через полость, а часть - через проводник.
364
Поскольку электрическое поле консервативно, то Ai_a_2_b_l = 0. С другой
стороны, Л,_а_2_?_, = А | _а_2 +^2-6-1- Так как поле внутри проводника
отсутствует, то Л2_*_1 = 0. Следовательно, Ау_а_г = 0. Таким образом,
независимо от траектории перемещения заряда внутри полости, работа сил
поля будет равна нулю. Это может быть только в случае, если поле внутри
полости отсутствует.
Если полый проводник находится во внешнем электрическом поле, то на нем
появятся индуцированные заряды. Эти заряды будут сосредоточены на
поверхности проводника, а электрическое поле внутри проводника и в
полости будет равно нулю. Поэтому полый проводник экранирует
электрическое поле всех внешних зарядов. На этом свойстве основана
электростатическая защита: для того чтобы оградить чувствительные
электрические приборы от воздействия внешних электрических полей, их
заключают в замкнутые металлические оболочки. При этом поля по обе
стороны оболочки полностью не зависят друг от друга.
Отметим, что полый проводник экранирует только поле внешних зарядов. Если
электрические заряды находятся внутри полости, индуцированные заряды
возникнут не только на внешней поверхности проводника, но и на
внутренней. При этом распределение зарядов будет таким, чтобы
результирующее поле зарядов внутри полости и индуцированных зарядов в
любой точке в толще проводника было равно нулю. Однако внутри полости
поле не будет равным нулю.
Теперь представим себе, что вблизи некоторого проводника расположен
точечный заряд. Как индуцированный заряд распределится по поверхности
проводника, чтобы поле в его толще было равным нулю, а поверхность
эквипотенциальна, в общем случае выяснить чрезвычайно сложно. Не менее
сложно вычислить силу, с которой будет действовать поле индуцированных
зарядов на точечный заряд и наоборот. Рассмотрим один весьма интересный
способ решения такой задачи в наиболее простом случае: определим силу
взаимодействия большой проводящей заземленной пластины с точечным зарядом
д, расположенным вблизи ее поверхности.
Предварительно рассмотрим картину поля двух разноименных точечных зарядов
±q. Построим для них систему силовых линий и эквипотенциальных
поверхностей (см. рис. 12.21, а). Рассмотрим некоторую эквипотенциальную
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 290 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed