почему внутри проводника, помещенного в электрическое поле, отсутствует поле?
В проводнике под действием внешнего электрического поля происходит разделение зарядов, что приводит к появлению поля внутри проводника, равного и противоположного внешнему. Суммарно с внешним дает ноль
Остальные ответы
эффект электростатического экранирования
поверхность проводника как экран
На поверхности проводника индуцируются заряды противоположного знака внешнему полю, которые создают внутри проводника поле напряжённостью, равной напряжённости внешнего поля. В результате суперпозиции этих полей напряжённость внутри проводника равна нулю, т. е. поля просто нет.
Следовательно, нейтральный проводник, внесенный в электрическое поле разрывает часть линий напряженности – они заканчиваются на отрицательных индуцирован-ных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются по внешней поверхности провод-ника. Если внутри проводника имеется полость, то при равновесном распределении индуцированных зарядов поле внутри нее также обращается в нуль.
Почему внутри проводника напряженность равна нулю
Под действием внешнего электростатического поля заряды в проводнике (электроны проводимости в металлическом проводнике) перераспределяются таким образом, что напряженность результирующего поля в любой точке внутри проводника равна нулю $(\vec Е = 0)$. Во всех точках его поверхности \(|\vec Е| = Е_n \neq 0\) и \(Е_t = 0\), где \(Е_n\) и \(Е_t\) — соответственно нормальная и касательная составляющие вектора электрического поля. Весь объем проводника является эквипотенциальным: во всех точках внутри проводника потенциал $\varphi $ одинаков. Поверхность проводника также эквипотенциальна. В заряженном проводнике некомпенсированные электрические заряды располагаются только на его поверхности. Векторы электрического поля в однородном и изотропном диэлектрике на поверхности заряженного проводника (вне его) связаны с поверхностной плотностью зарядов $\sigma $ выражениями: $$D = \sigma \ \ (СИ), \ \ \ \ \ (18)$$ $$E = \frac \ \ (СИ),\ \ \ \ \ (19)$$ $$D = 4\pi \sigma \ \ (СГС), \ \ \ \ \ (18а)$$ $$E = \frac<4\pi \sigma> \ \ (СГС), \ \ \ \ \ (19а)$$ где $\varepsilon _0 = 8,854\cdot 10^$ Ф/м — электрическая постоянная, $\varepsilon $ — относительная диэлектрическая проницаемость пространства, окружающего проводник.
В проводниках электричество в состоянии равновесия распределяется по наружной поверхности. Если наэлектризованный проводник имеет шарообразную форму и удален от других наэлектризованных тел, то поверхностная плотность для всех точек его сферической поверхности будет одинакова. В случае проводника удлиненной формы наибольшая плотность оказывается на его концах, а наименьшая — в середине. Какова бы ни была форма наэлектризованного проводника, наибольшая плотность электричества всегда оказывается в местах наибольшей выпуклости поверхности проводника: на ребрах и остриях. Это объясняется тем, что заряды, взаимно отталкиваясь, стремятся занять положения наибольшей удаленности друг от друга, и, таким образом, значительная часть общего заряда проводника оказывается вытесненной на выступающие наружу части поверхности. На поверхностях внутренних полостей в проводниках $\sigma = 0$. Многократная передача зарядов полому проводнику повышает его потенциал до величин, ограничиваемых стеканием зарядов с проводника.
На элемент $dS$ поверхности заряженного проводника действует сила $dF$, направленная в сторону внешней нормали к поверхности проводника. Если проводник находится в вакууме, то $$dF = \frac = \frac \ \ (СИ), \ \ \ \ \ (20)$$ $$dF = 2\pi\sigma ^2 dS = \frac <8\pi>\ \ (СГС), \ \ \ \ \ (20а)$$ где $Е$ — электрическое поле у поверхности проводника. Если проводник находится в однородном жидком или газообразном диэлектрике, то благодаря явлению электрострикции сила $dF$ в $\varepsilon $ раз меньше, чем в вакууме: $$dF = \frac = \frac\ \ (СИ), \ \ \ \ \ (21)$$ $$dF = \frac<2\pi\sigma ^2 dS> = \frac <8\pi>\ \ (СГС). \ \ \ \ \ (21а)$$ Давление $р$ на поверхность заряженного проводника, вызванное этой силой, равно: $$р = \frac = \frac\ \ (СИ), \ \ \ \ \ (22)$$ $$р = \frac = \frac <8\pi>\ \ (СГС). \ \ \ \ \ (22а)$$ Силы $F$ притяжения, действующие на разноименно заряженные обкладки плоского конденсатора, разделенные твердым диэлектриком, такие же, как и в том случае, когда между обкладками находится вакуум: $$F = \frac \ \ (СИ), \ \ \ \ \ (23)$$ $$F = 2\pi\sigma ^2 S \ \ (СГС), \ \ \ \ \ (23а)$$ где $S$ — площадь обкладки, $\sigma $ — поверхностная плотность свободных зарядов на обкладках. Если пространство между пластинами заполнено однородным жидким или газообразным диэлектриком, то $$F = \frac = \frac\ \ (СИ), \ \ \ \ \ (24)$$ $$F = 2\pi\sigma ^2 S = \frac<8\pi>\ \ (СГС). \ \ \ \ \ (24а)$$ где $Е$ — величина поля в конденсаторе.
Электростатической индукцией называется явление, состоящее в электризации незаряженного проводника во внешнем электростатическом поле. Оно заключается в разделении положительных и отрицательных зарядов, имеющихся в проводнике в равных количествах. Наведенные (индуцированные) заряды исчезают при удалении проводника из электрического поля. При любом способе электризации проводника электрические заряды распределяются на его поверхности, и внутренняя полость в замкнутом проводнике экранируется от внешних электростатических полей.
Вещество в электрическом поле
В зависимости от сопротивления материалы делят на проводники и изоляторы (диэлектрики). У проводников сопротивление материала низкое и они хорошо проводят ток, у изоляторов удельное сопротивление материала высокое и они в обычном состоянии ток пропускают плохо или не пропускают вовсе.
Свойства проводников и диэлектриков отличаются из-за их различного внутреннего строения.
Внутреннее строение металлов представляет собой кристаллическую решетку, в узлах которой находятся положительно заряженные ионы атомов, а между ними свободно перемещаются электроны.
Благодаря этому при воздействии внешнего электростатического поля, электроны сразу начинают своё движение.
Внутреннее строение диэлектрика очень похоже на строение металла – кристаллическая решетка с положительно заряженными ионами в узлах. Но все электроны в диэлектрике привязаны к своим ионам, в следствие чего – не могут свободно перемещаться.
К диэлектрикам относятся материалы, у которых нет свободных электронов – стекло, резина, смола и так далее. Поэтому под воздействием внешнего электрического поля заряд в диэлектрике не перемещается и во всех частях диэлектрика остается равным нулю.
Поведение проводника в электрическом поле
Когда на проводник действует внешнее электрическое поле, свободные заряды перераспределяются так, чтобы создать собственное электростатическое поле, которое полностью компенсирует внешнее поле внутри проводника. Заряды располагаются по поверхности проводника, при этом линии электростатического поля, которые они создают, всегда перпендикулярны поверхности проводника. Таким образом, по принципу суперпозиции, внутри проводника и на его поверхности напряженность электрического поля всегда равна нулю.
Потенциал всех точек проводника, находящегося в электрическом поле, всегда одинаков.
Если бы потенциал точек был отличен друг от друга, созданная разность потенциалов заставила бы электроны внутри проводника перемещаться в новое место до тех пор, пока эта разность потенциалов не стала бы равна нулю.
Тело сложной формы из проводящего материала, находящееся в электростатическом поле:
Потенциал в точках 1, 2 и 3 одинаков \(\varphi_ = \varphi_ = \varphi_\) . Аналогично, если тело находится не во внешнем поле, а ему сообщен некий заряд и сам проводник является источником электростатического поля ― все точки его поверхности эквипотенциальны.
Потенциал и напряженность электрического поля сферического металлического проводника изображен ниже.
Потенциал шара внутри шара и на поверхности шара постоянен и равен φ, вне шара ― потенциал совпадает с потенциалом точечного заряда и убывает с расстоянием от шара.
Напряженность электрического поля Е, созданного шаром, равна нулю внутри шара и на поверхности шара, а вне шара ― такая же, как напряженность поля, создаваемого точечным зарядом и убывает с расстоянием от шара.
Поведение диэлектрика в электрическом поле
При изучении диэлектрика можно столкнуться с явлением поляризации — упорядоченного переориентирования молекул диэлектрика под действием внешнего электрического поля. Получается, что в одном направлении по отношению к силовым линиям поля преобладают положительно заряженные частицы, а в противоположном – отрицательно заряженные. Это вызвано с тем, что атом диэлектрика (электрический диполь) в электрическом поле делится на две части – с повышенной и пониженной концентрацией электронов. Эти заряды, аналогично металлу, создают внутри диэлектрика собственное электрическое поле таким образом, чтобы ослабить внешнее электрическое поле.
Разве напряженность внутри проводника не равна нулю постоянно?
Напряжённость внутри проводника равно нулю в электростатическом поле: свободные заряды распределяются так, что компенсируют внешнее поле.
Здесь электростатического поля нет, а есть магнитное. Из-за явления электромагнитной индукции по проводнику течёт ток, то есть происходит такое же распределение зарядов, как и в первом случае, только ничего не компенсируется.
эта фраза неверная потому что в проводнике в котором течет ток ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ есть
Здесь электростатического поля нет, а есть магнитное.
Новые вопросы в Физика
до мідного проводу прикладена деяка напруга. Яке твердження є правильним? А Якщо провід укоротити, його опір збільшиться. Б Якщо напругу зменшити, … опір проводу збільшиться. В Якщо напругу збільшити у 2 рази, сила струму зменшиться у 2 рази. Г Якщо замінити мідний провід сталевим, таким самим за довжиною й діаметром, опір кола збільшиться.
Розв’яжіть будьласка задачі даю 100 балів . срочно .
СРОЧНО УМОЛЯЮ ПОМОГИТЕ.
Чому гострі краї скла при нагріванні до плавлення стають заокругленими
Куля масою 10 г, яка летіла горизонтально зі швидкістю 400 м/с, ударяється в стінку і зупиняється. Який імпульс дістал куля від стінки? Як він напрямл … ений? Дати відповідь фізичним записом: «Дано:», «Знайти:», «Основні формули:», «Розв’язання:».