Проводники и диэлектрики

1.

Проводники и диэлектрики
в электростатическом поле

2.

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

3.

Явление перераспределения
поверхностных зарядов на
проводнике во внешнем
электростатическом поле
называется электростатической
индукцией.

4.

Электрическая емкость
(электроемкость) –физическая
величина, численно равная
отношению заряда q, сообщенного
проводнику, к потенциалу φ,
который этот заряд создает на
поверхности проводника;
С = [Ф] фарад
1Ф = 1Кл/1В

5.

6.

Электроемкостью двух проводников
называют отношение заряда одного из
проводников к разности потенциалов
между этим проводником и соседним
Электроемкость определяется:
-геометрическими размерами проводников;
-формой проводников и их взаимным
расположением;
- электрическими свойствами окружающей среды
(диэлектрической проницаемостью)

7.

8.

Большой электроемкостью обладают системы из двух
проводников, называемые конденсаторами
Конденсатор представляет собой два
проводника, разделенные слоем
диэлектрика. Проводники в этом
случае называются обкладками
конденсатора.
d
-q
+q
S
S
Плоский
конденсатор
1. Электрическое поле сосредоточено
внутри конденсатора.
2. У сферического конденсатора,
состоящего из двух концентрических сфер,
все поле сосредоточено между ними.
3. Под зарядом конденсатора понимают
абсолютное значение заряда одной из
обкладок.

9.

Конденсаторы характеризуются пробивным
напряжением – разностью потенциалов между
обкладками конденсатора, при которой происходит
пробой – электрический разряд через слой диэлектрика
в конденсаторе.
Батарея конденсаторов – несколько соединенных
друг с другом конденсаторов. Заряд батареи
конденсаторов – абсолютная величина заряда, который
проходит по проводнику, соединяющему
положительный и отрицательный полюсы батареи.
Емкость батареи – величина, численно равная
отношению заряда батареи к абсолютной величине
разности потенциалов, действующей на батарее.
Соединения конденсаторов может быть
последовательным и параллельным.

10.

11.

Проводники – это вещества, в которых
имеются свободные носители
электрических зарядов.
К проводникам относятся:
- металлы;
- жидкие растворы
электролитов;
- плазма.
и
расплавы

12.

Евнеш
При внесении проводника
в электростатическое поле
свободные заряды в нем
приходят в движение в
направлении против силовых
линий.
В результате на одном конце
проводника возникает
избыток отрицательного
заряда, на другом его
недостаток, а значит избыток
положительного заряда.

13.

Эти заряды создадут
свое собственное
электрическое поле,
которое направлено против
внешнего. Внутреннее поле
ослабит внешнее.
Свободные электроны
будут продолжать
двигаться и увеличивать
внутреннее поле до тех пор,
пока оно полностью не
погасит внешнее.
Евнеш
+
Евнутр
+
+

14.

Поле внутри проводника, помещенного
в электростатическое поле, отсутствует.
+
Евнутр
+
+
+
Евнеш

15.

Электростатические свойства однородных
металлических проводников.
1.
2.
3.
При помещении проводника во внешнее
электростатическое поле наблюдается явление
электростатической индукции – появление на
противоположных сторонах проводника электрических
зарядов разных знаков.
Внутри проводника электрический заряд отсутствует; весь
статический заряд проводника, полученный им при
электризации, может располагаться только на его
поверхности.
Электрические заряды распределяются по поверхности
проводника так, что электростатическое поле оказывается
сильнее на выступах проводника и слабее на его впадинах.

16.

4. Если внутри проводника имеется полость, то в каждой
точке этой полости напряженность
электростатического поля равно нулю (теорема
Фарадея).
5. Напряженность электростатического поля на внешней
поверхности проводника направлена перпендикулярно
к этой поверхности.
6. Во всех точках внутри проводника потенциал
электростатического поля имеет одно и то же значение.
7. Если заряженный проводник имеет форму шара или
сферы радиусом R, то напряженность и потенциал
создаваемого им поля определяются выражениями:
0, если r R
E q
k r 2 , если r R
q
k R , если r R
q
k , если r R
r

17.

Диэлектрики – это материалы, в которых нет
свободных электрических зарядов.
К диэлектрикам относятся воздух, стекло,
эбонит, слюда, фарфор, сухое дерево.
Диэлектрики
полярные
+
неполярные
+

18.

Диэлектрики – это вещества, плохо проводящие
электрический ток.
1. Первая группа диэлектриков (N2, H2, O2, CO2, CH4, …)
составляют вещества, молекулы которых имеют
симметричное строение. Дипольный момент их
равен 0. Молекулы таких диэлектриков называются
неполярными.
2. Вторая группа диэлектриков (H2O, SO2, CO, …)
составляют вещества, молекулы которых имеют
ассиметричное строение. Молекулы называются
полярными.
3. Третья группа диэлектриков (NaCl, KCl, KBr, …)
составляют вещества, молекулы которых имеют
ионное строение. При внесении в электрическое поле
появляется результирующий момент.

19.

полярные
-
неполярные
-+
+
-+
-+
+
-+
+
+
-
-
-+
-+

20.

Поляризация диэлектрика – это смещение в
противоположные стороны разноименных
зарядов, входящих в состав атомов и молекул
вещества.
Диэлектрическая проницаемость среды – это
физическая величина, показывающая, во сколько
раз модуль напряженности электрического поля
внутри однородного диэлектрика меньше модуля
напряженности поля в вакууме.
ε=
Е0
Е