Действие электрического поля распространяется на все вещественные объекты: от макроскопических тел, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни
Загрузка...
Тема:

Электростатика

Электростатическая индукция в проводниках

Действие электрического поля распро­страняется на все вещественные объекты: от макроскопических тел, с которыми мы име­ем дело в повседневной жизни, и до мель­чайших частиц, входящих в состав вещест­ва,— электронов, протонов, ионов. Собст­венно взаимодействие этих частичек с электрическим полем определяет электри­ческие свойства вещества в целом.

Электрические свойства физи­ческих тел определяются элект­ронами, протонами и ионами.

Рассмотрим взаимодействие электричес­кого поля с наиболее распространенным классом проводников — металлами.

Возьмем два металлических цилиндра и каждый из них соединим со стержнем за­земленного электрометра. Расположим цилин­дры между параллельными металлическими пластинами так, чтобы они, касаясь друг друга, образовывали единое тело (рис. 4.37) Как только пластинам сообщим заряды, стрелки электрометров отклонятся и засви­детельствуют появление зарядов на цилин­драх. Если разрядить пластины, то исчезнут заряды и на цилиндрах. Таким образом, возникновение зарядов на цилиндрах свя­зано с действием электрического поля.

Явление возникновения зарядов на провод­никах в электрическом поле называют элект­ростатической индукцией.

Электростатическая индукция открыта не­мецким физиком Й. К. Вильке в 1757 г.

Рис. 4.37. Металлический проводник в электрическом поле
Рис. 4.38. Две части металлического про­водника имеют электрические заряды

Повторим предыдущий опыт, но после этого разъединим цилиндры и разрядим пла­стины. Электрометры покажут наличие за­рядов у каждого из цилиндров (рис. 4.38). Исследование зарядов на цилиндрах с по­мощью эбонитовой палочки, потертой ме­хом, покажет, что цилиндры заряжены раз­ноименно.

Явление электростатической индукции можно объяснить на основании электрон­ных представлений.

Металлический проводник имеет крис­таллическую структуру. В узлах кристалли­ческой решетки находятся положительные ионы металла, а между ними — электрон­ный газ. Это — совокупность большого ко­личества электронов, практически не свя­занных с атомами и пребывающих в не­прерывном тепловом движении.

В незаряженном теле общий заряд элект­ронов равняется заряду всех ионов. Поэто­му в обычных условиях каждый проводник электрически нейтральный.

Рис. 4.39. Электростатическая индукция

Если внесем проводник в электрическое поле между двумя разноименно заряженными пластинами, то под действием электричес­кого поля свободные электроны сместятся, а положительные ионы останутся в предыду­щем положении. На одном конце проводника будет излишек электронов, а на другом — их недостаток (рис. 4.39). Разделенные заряжен­ные частицы будут иметь собственное элект­рическое поле, напряженность которого E’ будет иметь направление, противоположное направлению напряженности поля заряжен­ных пластин. Модуль напряженности «внутреннего» поля E’ будет равняться модулю напряженности внешнего поля E0. В соот­ветствии с принципом суперпозиции суммар­ная напряженность электрического поля внут­ри проводника будет равняться нулю:

Загрузка...

E0 — Е = 0.

Если проводник состоит из двух частей, как в описанном выше опыте, то их можно разделить и вынести из электрического поля. Одна часть будет иметь излишек электро­нов, а другая — излишек ионов. То есть, каж­дая часть проводника будет иметь электри­ческий заряд.

Рис. 4.40. Взаимодействие металличес­кого шара с наэлектризованной палоч­кой

Подобное явление наблюдается при элект­ризации тел в электрическом поле. Если к шарику, предварительно не заряженному, поднести заряженную палочку, то шарик начнет притягиваться к палочке. Это мож­но объяснить тем, что под действием (рис. 4.40) электрического поля заряженной палочки в шарике произойдет перераспре­деление заряженных частиц таким образом, что на части, более близкой к палочке, будет излишек заряженных частиц, знак ко­торых противоположный знаку заряда па­лочки. Поэтому весь шарик начнет двигаться к палочке. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Рис. 4.41. Электростатический экран

Итак, если говорят, что заряженные тела притягивают незаряженные, то имеют в виду состояние их электризации перед опытом. На­блюдаемое же взаимодействие вызвано элект­ризацией незаряженного тела в электрическом поле. Лишь элементарная частичка нейтрон, которая входит в состав ядра атома и не имеет электрического заряда, не взаимодействует с электрическим полем. Взаимодействие нейт­рона с протонами в ядре имеет совсем иную, не электрическую природу.

Следствия явления электростатической ин­дукции используют при изготовлении экранов, которые защищают тела от действия электрических полей (рис. 4.41). Металли­ческие заземленные экраны применяют в лабораториях для защиты исследователей при проведении опытов с применением высоких напряжений. Металлическими экранами от­деляют от нежелательного взаимного влия­ния различные детали радиоэлектронных при­боров, если они находятся близко друг к другу.

На этой странице материал по темам:
  • Доклад на тему электрофорная машина кратко

  • Опыт по электростатической индукции

  • Опишите процессы происходящие в проводниках при помещении

  • Электростатическая индукция проводниках

  • Электростатическая индукция формула

Вопросы по этому материалу:
  • Что происходит при внесении проводника в электрическое поле?

  • Какое явление называют электростатической индукцией?

  • Как объяснить явление электростатической индукции на осно­вании электронных представлений?

  • Как зарядить два тела разноименно, не прикасаясь к ним за­ряженным телом?

  • Почему в проводнике напряженность электрического поля равна нулю?

  • Для чего применяют металлические экраны?

Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru
Предыдущее Ещё по теме: Следующее
Электризация. История исследования Электромагнитные явления -