Проводники в электрическом поле

Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Если бы этого не произошло, то в проводнике возникло бы упорядоченное движение зарядов без затраты энергии от внешнего источника, что противоречит закону сохранения энергии.

Следствиями сказанного будет выполнение следующих правил:

1. потенциал во всех точках проводника одинаков;

2. поверхность проводника является эквипотенциальной;

3. вектор напряженностинаправлен по нормалик каждой точке поверхности проводника;

4. при помещении нейтрального проводника во внешнее поле свободные заряды (электроны и ионы) начнут перемещаться: положительные ‑ по полю, а отрицательные ‑ против поля (рис. 1.16). На одном конце проводника будет избыток положительных зарядов, на другом ‑ отрицательных. Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника ‑ перпендикулярнымиего поверхности (рис. 1.17).

Рис. 1.16. Индуцирование зарядов на поверхности проводника

Рис. 1.17. Поле внутри проводника

5. если проводнику сообщить некоторый заряд q, то нескомпенсированные зарядырасполагаются только на поверхности проводника, причем и , где ‑ поверхностная плотность зарядов, и ε ‑ диэлектрическая проницаемость среды, окружающей проводник.

Нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрываетчасть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются только на внешнейповерхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.