Проводники в электрическом поле

Рассмотрим, каким образом распределяются электрические заряды внутри проводников в отсутствии электрического поля.

Если электрические заряды находятся в зависимости в каком-либо проводнике, т. е. в этом проводнике нет электрического тока, то напряженность поля Е_i в любой точке внутри проводника равна нулю. В отсутствии электрического поля все точки проводника имеют одинаковый электрический потенциал. Т. к. напряженность поля Е_i=0, то из уравнения Пуассона следует, что объемная плотность заряда ρ_i внутри проводника равна нулю. В отсутствии электрического тока заряды распределяются только на поверхности проводника.

Если мы представим себе, что из сплошного проводника удалена внутренняя часть, то получится полый замкнутый проводник. Т. к. внутренняя часть зарядов не имела, то ее удаление не изменит ни распределения поля, ни распределение зарядов внутри оставшейся части проводника. Поэтому равновесное распределение зарядов в полом проводнике будет таким же, как и в сплошном проводнике, т. е. заряды будут только на внешней поверхности.

Опыт Фарадея

Если полости сообщить заряд, то с внутренней поверхности он перейдет на внешнюю.

Фарадей указал способ передачи заряда от одного тела к другому.

Для этого на стержень электроскопа насаживается на какое-нибудь полое тело (т. е. пустой цилиндр). Если прикоснуться заряженным шариком к внешней поверхности, то шарик отдаст не весь заряд, а с внутренней поверхности, то полностью отдаст. В нейтральных проводниках всегда имеется одинаковое количество положительного и отрицательного электричества. Если проводник внести в электрическое поле, то в первый момент в нем возникает поле, под действием которого заряды будут перемещаться. Это перемещение частично приведет к разделению зарядов проводника: в одних местах появятся избыточные отрицательные заряды, в других – положительные.

Возбуждение заряда в проводнике под воздействием электрического поля называется электростатической индукцией или электризацией через влияние.

В проводящих растворах кислот, солей и щелочей носителями электричества являются ионы. В этих средах явление электростатической индукции сопровождается перемещением положительных и отрицательных ионов.

В металлах свободно может перемещаться только часть валентных электронов. При внесении метала в поле, электроны начинают перемещаться в сторону возрастания потенциала, причем на одном конце металла образуется избыток электронов, на другом – недостаток (положительный заряд), а поле в проводнике отсутствует. При удалении металла из поля электроны вновь равномерно распределяются по его объему. В момент появления и в момент исчезновения индуцированния зарядов в теле существуют кратковременные токи.

Пусть два шара имеют R₁ и R₂.

;