Проводник в электрическом поле.

При внесении проводника в электрическое поле происходит смещение положительных и отрицательных зарядов (ядер и электронов), что приводит к разделению этих зарядов. Это явление называется электростатической индукцией, а появившиеся в результате разделения заряды – индуцированными зарядами, которые создают дополнительное электрическое поле. Суммарное поле внешнего поля и поля индуцированных зарядов образуют результирующее поле при наличии вещества.

Поле внутри и снаружи проводника.

В нутри проводника . Покажем это. Если поместить металлический проводник во внешнее электростатическое поле или сообщить ему заряд, то под действием электрического поля будет наблюдаться перемещение электрических зарядов до тех пор, пока не установится такое распределение зарядов, при котором поле во всех точках проводника обратится в нуль . При этом избыточных зарядов внутри проводника не будет , что следует из теоремы Гаусса. Избыточные заряды появляются только на поверхности проводника в очень тонком поверхностном слое с некоторой плотностью , различной в разных точках поверхности. Из равенства нулю поля внутри проводника следует, что любой проводник в электростатическом поле представляет эквипотенциальный объем и его поверхность является эквипотенциальной. Последнее означает, что вектор направлен по нормли к ней в каждой точке.

Примеры.

П роводнику сообщили отрицательный избыточный заряд. Заряд распределяется по поверхности как показано на рисунке. Вдали от проводника геометрия поля приближается к полю точечного заряда.
Вблизи положительного точечного заряда находится проводящий шар. Под действием электрического поля точечного заряда на проводящем шаре индуцируются заряды, как показано на рисунке. Эквипотенциальные поверхности по мере удаления от системы приближаются по форме к сферическим, а силовые линии – к радиальным.

Поле у поверхности проводника.

Напряженность электрического поля у поверхности проводника связана с поверхностной плотностью заряда на поверхности проводника. Это легко установить с помощью теоремы Гаусса.

В ыделим небольшой участок поверхности проводника, граничащий с вакуумом. Так как силовые линии перпендикулярны поверхности проводника, выберем в качестве замкнутой поверхности небольшой цилиндр с образующей перпендикулярной к поверхности. Поток вектора через эту поверхность равен потоку через внешний торец цилиндра, и мы имеем:

Откуда .

Если , то направлен от поверхности (см. рисунок), при вектор направлен к поверхности проводника в данном месте.

Отметим, что напряженность определяется всеми зарядами рассматриваемой системы.

Силы, действующие на поверхность проводника.

Рассмотрим случай, когда заряженный проводник находится в вакууме. На малый участок поверхности действует сила:

где - напряженность поля всех оставшихся зарядов проводника в месте нахождения заряда . Пусть - напряженность поля, создаваемого зарядом вблизи площадки, которая ведет себя как поле бесконечно заряженной плоскости .