Лекция 15. Проводники. Электроемкость

1.

Проводники – вещества, проводящие
электрический ток.
В проводниках полученный заряд не
остается локализованным, т.е.
распространяется по поверхности в связи
с действием сил отталкивания между
одноименными электрическими зарядами.
В металлических проводниках
свободными зарядами являются
электроны.
q
Модуль 3 Лекция 15
1

2.

Если проводнику сообщить избыточный
электрический заряд q, то в условиях равновесия
справедливы следующие утверждения:
1. Электрическое поле внутри проводника
отсутствует, а объем проводника и его
поверхность являются эквипотенциальными
Евнутри=0
φвн=φпов=const
Заряды на поверхности проводника неподвижны.
2. Избыточный заряд распределяется только по
внешней поверхности проводника неравномерно:
модуль вектора Е и поверхностная плотность
заряда σ больше в тех точках поверхности
проводника, где ее кривизна больше.
Модуль 3 Лекция 15
2

3.

На основании теоремы ОстроградскогоГаусса напряженность электростатического
поля вблизи поверхности заряженного
проводника определяется по формуле:
E
0
ds
σ dl
Е
ds
ds
Модуль 3 Лекция 15
3

4.

r2
r1
провод
1 2
Так как
q1
1
4 0 r1
q1 1S1 4 r 1
1
1
r1
0
r
1 2
r
2
1
2
1
и
и
2
2
r2 .
0
q2
2
4 0 r2
q2 4 r 2 ,
2
2
Но
то
1 2
1 r1 2 r2 const
Чем меньше r (больше кривизна), тем больше поверхностная
плотность заряда σ.
Модуль 3 Лекция 15
4

5.

Явление, состоящее в электризации
незаряженного проводника во
внешнем электрическом поле путем
разделения на этом проводнике уже
имеющихся «+» и «-» зарядов в
равных количествах, называется
электризацией через влияние, или
электростатической индукцией
Е0
Есобст
Е0 – внешнее электрическое
поле
Есобст – собственное
электрическое поле
Е=Е0+Есобст=0
Модуль 3 Лекция 15
5

6.

С помощью явления электростатической
индукции можно производить зарядку
проводников
A
q A
q
Б
}
Б
Б
q+=|qA|
Заряды только на поверхности
q А
А
1
C
2
C
q
1
2
1
}
Модуль 3 Лекция 15
2
6

7.

Электроемкость уединенного проводника – физическая скалярная величина, характеризующая проводник и
численно равная тому заряду, который
необходимо сообщить незаряженному
проводнику, чтобы увеличить потенциал
его на единицу.
С
q
q
С = f ( , форма, размеры)
С ≠ f (q,φ, материал, полости)
Модуль 3 Лекция 15
7

8. Электроемкость плоского конденсатора

+q
-q
d
q
C
q s
Ed
d
0
0 s
C
d
Модуль 3 Лекция 15
8

9. Энергия электростатического поля

q
q C
W
2C
2
2
2
0 E
W
V
2
2
2
w
ED
w
2
V
W wdV
0
Модуль 3 Лекция 15
9

10.

+
-
q
0 s E
С
С
d
d
2
2
q
q C
W
2C
2
2
0
d
1. Конденсатор подключен к сети φ=const
φ=q/c=const
d↑ c↓ q↓ W ↓ E ↓
2. Конденсатор отключен от сети
q=cφ=const
q=const
d↑ c↓ φ ↑ W↑
q/ s
E
const
0 0
Модуль 3 Лекция 15
10