Электростатика

Проводники и диэлектрики в поле

Мякишев «Физика 10», электростатика

Свободные заряды перераспределяются так, что внутри проводника поле равно нулю, а весь заряд сидит на поверхности.

Следствия3

Потенциал всех точек проводника одинаков — он весь эквипотенциален.

Заряд распределён по поверхности, а не по объёму: одноимённые заряды расталкиваются как можно дальше.

Отсюда электростатическая защита: металлическая оболочка экранирует внутренность от внешних полей. Поэтому в самолёте и в машине молния не страшна.

⚗

Опыт в Физлабе

Проводник и диэлектрик в поле

Видно перераспределение зарядов и поляризацию.

Свободных зарядов нет, но молекулы-диполи поворачиваются — диэлектрик поляризуется и ослабляет поле внутри себя.

E = \dfrac{E_0}{\varepsilon}

\varepsilon

— диэлектрическая проницаемость

Ослабляет, но не убирает2

Внутри проводника поле строго ноль. Внутри диэлектрика оно уменьшено в $\varepsilon$ раз, но остаётся.

У воды $\varepsilon \approx 81$ — она ослабляет поле очень сильно, поэтому в воде соли легко распадаются на ионы.

«Внутри диэлектрика поля нет» — неверно. Ноль бывает только внутри проводника.

Бумажка нейтральна, но поляризуется: ближняя сторона заряжается противоположно палочке.

Почему притяжение побеждает3

Ближняя сторона заряжена противоположно и притягивается, дальняя заряжена одноимённо и отталкивается.

Но сила Кулона падает с расстоянием, а ближняя сторона ближе — притяжение сильнее отталкивания.

Поэтому нейтральные лёгкие тела всегда притягиваются к заряженному, независимо от знака заряда.

Разобранные примеры

Чему равна напряжённость поля внутри металлического шара, помещённого в электрическое поле?разбор

Ответ:

E=0

Заряды поместили в среду с диэлектрической проницаемостью

\varepsilon=2

. Как изменилась сила взаимодействия?разбор

Ответ: уменьшилась в

2

раза