Проводящая сфера. Свойства проводника в электрическом поле.

Проводящая сфера.

Напряженность поля внутри заряженного проводника равна нулю.В противном случае на свободные заряды внутри проводника действовала бы электрическая сила, которая вынуждала бы эти заряды двигаться внутри проводника. Это движение, в свою очередь, приводило бы к разогреванию заряженного проводника, чего на самом деле не происходит.

Факт того, что внутри проводника нет электрического поля можно понять и по-другому: если бы оно было то заряженные частицы опять таки двигались бы, причем они бы двигались именно так, чтобы свести это поле к нолю своим собственным полем, т.к. вообще-то двигаться им не хотелось бы, ведь всякая система стремится к равновесию. Рано или поздно все двигавшиеся заряды остановились бы именно в том месте, чтобы поле внутри проводника стало равно нолю.

На поверхности проводника напряжённость электрического поля максимальна. Величина напряжённости электрического поля заряженного шара за его пределами убывает по мере удаления от проводника и рассчитывается по формуле, аналогичной формулам для напряженности поля точечного заряда, в которой расстояния отсчитываются от центра шара.

Так как напряженность поля внутри заряженного проводника равна нулю, то потенциал во всех точках внутри и на поверхности проводника одинаков (только в этом случае разность потенциалов, а значит и напряжённость равна нулю). Потенциал внутри заряженного шара равен потенциалу на поверхности. Потенциал за пределами шара вычисляется по формуле, аналогичной формулам для потенциала точечного заряда, в которой расстояния отсчитываются от центра шара.

Электрическая емкость шара радиуса R:

Если шар окружен диэлектриком, то:

Свойства проводника в электрическом поле

        1. Внутри проводника напряженность поля всегда равна нулю.

        2. Потенциал внутри проводника во всех точках одинаков и равен потенциалу поверхности
               проводника. Когда в задаче говорят, что «проводник заряжен до потенциала … В», то имеют
               в виду именно потенциал поверхности.

        3. Снаружи от проводника вблизи от его поверхности напряженность поля всегда
               перпендикулярна поверхности.

        4. Если проводнику сообщить заряд, то он весь распределится по очень тонкому слою вблизи
               поверхности проводника (обычно говорят, что весь заряд проводника распределяется на его
               поверхности). Это легко объясняется: дело в том, что сообщая заряд телу, мы передаем ему
               носители заряда одного знака, т.е. одноименные заряды, которые отталкиваются. А значит
               они будут стремиться разбежаться друг от друга на максимальное расстояние из всех
               возможных, т.е. скопятся у самых краев проводника. Как следствие, если из проводника
               удалить сердцевину, то его электростатические свойства никак не изменятся.

        5. Снаружи проводника напряженность поля тем больше, чем кривее поверхность проводника.
               Максимальное значение напряженности достигается вблизи остриев и резких изломов
               поверхности проводника.