1.3.1. ПРОВОДНИКИ

Если поместить проводник в электростатическое поле, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут двигаться. Перемещаться они будут до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль:

.

Поток вектора электрического смещения сквозь замкнутую цилиндрическую поверхность определяется только потоком сквозь наружное основание цилиндра (рис. 1.17). Применяя теорему Гаусса для электрического смещения, можно получить:

    или    ,                                         (1.5)

где s – поверхностная плотность электрического заряда; e – диэлектрическая проницаемость среды; e0 – электрическая постоянная.

Таким образом, напряженность электростатического поля у поверхности проводника определяется поверхностной плотностью зарядов. Формула (1.5) задает напряженность электростатического поля вблизи поверхности проводника любой формы.

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные – по полю, отрицательные – против поля (рис. 1.18,а). На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом – избыток отрицательного.


Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника – перпендикулярными его поверхности (рис. 1.18,б).

Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией. Индуцированные заряды появляются (рис. 1.18,б) на проводнике вследствие смещения их под действием поля, т.е. s является поверхностной плотностью зарядов. По формуле (1.23) электрическое смещение () вблизи проводника численно равно поверхностной плотности смещенных зарядов. Поэтому вектор получил название электрического смещения.

Проводник, который удален от других проводников, тел и зарядов, называется уединенным. Его потенциал прямо пропорционален заряду проводника:

,

где С – коэффициент пропорциональности между q и j (электроемкость проводника);

,