А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Незаряджений провідник

Ізольований незаряджений провідник, утворений двома однаковими сферами радіуса а, пересічними під прямим кутом, вноситься в однорідне електричне иоле напруженості Е таким чином, що пряма, що з'єднує центри сфер паралельна силовим лініям.

Якщо незаряджений провідник помістити в зовнішнє електростатичне поле, то під впливом електричних сил вільні електрони будуть переміщатися в ньому в напрямку, протилежному вектору напруженості поля. В результаті цього на двох протилежних кінцях провідника з'являться різнойменні заряди: негативний на тому кінці, де виявилися зайві електрони, позитивний - на те, де електронів не вистачає. Явище, що складається в електризації незарядженого провідника в зовнішньому електростатичному полі шляхом поділу на цьому провіднику вже наявних в ньому в рівних кількостях позитивних і негативних зарядів, називається електризацією через вплив або електростатичного індукції.

Введення незарядженого провідника в поле заданої системи зарядів зменшує повну енергію поля.

При внесенні незарядженого провідника в електричне поле носії заряду починають рухатися: позитивні в напрямку вектора Е, негативні - в протилежну сторону. В результаті у кінців провідника виникають заряди протилежного знака. Поле цих зарядів направлено протилежно зовнішньому полю. Отже, накопичення зарядів у решт провідника призводить до ослаблення в ньому поля.

При приміщенні незарядженого провідника в зовнішнє поле він поляризується і повна напруженість Е поля складається з зовнішнього і поля зарядів, що виходять на поверхню розглянутого провідника.

При внесенні незарядженого провідника в електричне поле носії заряду починають рухатися: позитивні в напрямку вектора Е, негативні - в протилежну сторону. Поле цих зарядів направлено протилежно зовнішньому полю. Отже, накопичення зарядів у кінців провідника призводить до ослаблення в ньому поля.

Припустимо, що незаряджений провідник знаходиться настільки далеко від зарядів, що створюване ними поле Е можна в околиці провідника вважати однорідним.

Встановимо знак зміни енергії незарядженого провідника в зовнішньому полі. Інтеграл, що стоїть там, можна розглядати як зміна енергії поля, що виникло в результаті встановлення стаціонарного стану при внесення провідника в електричне поле. Встановлення цього стану, як зазначалося раніше, пов'язане з диссипацией енергії поля - переходом частини цієї енергії в джоулева теплоту. Таким чином, добавка до енергії провідника при приміщенні його в зовнішнє поле завжди негативна.

Якщо в електростатичне поле внести незаряджений провідник, то енергія цього поля зменшується. При цьому на поверхні провідника індукуються заряди, провідник поляризується і його можна характеризувати електричним моментом.

Явище, що складається в електризації незарядженого провідника в зовнішньому електростатичному полі, називається електростатичною індукцією. Воно полягає в поділі наявних в провіднику в рівних кількостях позитивних і негативних зарядів.

Згідно з теоремою взаємності, потенціал незарядженого провідника в поле точкового заряду збігається з потенціалом тієї точки, де знаходиться заряд, якщо сам заряд перенесений з неї на провідник.
 Показати також, що при внесенні незарядженого провідника енергія системи зменшиться.

Аналогічно теоремі Томсона доводиться, що введення незарядженого провідника в поле заданої системи заряджених провідників зменшує повну енергію цього поля. Позначимо через а поверхня незарядженого провідника, а через У0 - обсяг, укладений всередині цієї поверхні.

Зменшення енергії електростатичного поля при введенні в нього незаряджених провідників є наслідком теореми Томпсона. Відповідно до цієї теореми заряди на провідниках в електростатичному полі розподіляються так, що енергія поля виявляється мінімальною.

Відповідно до цієї теорії, частка намагнічувалося тіла уподібнюється маленькому ізольованому НЕЗАРЯДЖЕНИМ провіднику, який містить, проте (у дворідинної варіанті теорії), як завгодно великі, точно рівні один одному кількості протилежної електрики; під дією на провідник електрорушійної сили відбувається поділ цих електрики і їх поява на протилежних кінцях провідника. Аналогічно і сила, що намагнічує буде - за цією теорією - викликати поділ двох різновидів магнетизму, спочатку перебували в нейтралізованому стані, і їх поява на протилежних кінцях намагніченою частки.

Отже, ємність відокремленого провідника збільшується в сусідстві з іншими незарядженими провідниками, особливо з заземленими.

Ємність відокремленого провідника чисельно дорівнює заряду, який треба повідомити НЕЗАРЯДЖЕНИМ провіднику, щоб його потенціал став дорівнює 1 В.

Знак мінус в цьому виразі вказує на те, що внесення незарядженого провідника в поле заряджених провідників зменшує енергію цього поля; фізично це пояснюється тим, що електростатичне поле не проникає всередину внесеного провідника, внаслідок чого наявність останнього в системі заряджених провідників зменшує обсяг, в якому розподілено електростатичне поле; отже, відповідно до виразу (4 - 7 - 4) при даному незмінному заряді системи енергія її поля зменшується.

Таким чином, як і слід було очікувати, внесення в поле незарядженого провідника (права пластина), поверхні якого збігаються з еквіпотенціалью поля, створеного лівої пластиною, не змінює напруженості поля в зовнішньому просторі.

З цієї теореми випливає, зокрема, такий наслідок: введення незарядженого провідника в поле заданих зарядів ( заряджених провідників) зменшує повну енергію поля. Для того щоб переконатися в цьому, досить порівняти енергію справжнього поля, яке встановиться після введення провідника, з енергією фіктивного поля, відповідного відсутності індукованих зарядів на введеному провіднику.

З цієї теореми випливає, зокрема, такий наслідок: введення незарядженого провідника в поле заданих зарядів (заряджених провідників) зменшує повну енергію поля. Для того щоб переконатися в цьому, досить порівняти енергію справжнього поля, яке встановиться після введення провідника, з енергією фіктивного поля, відповідного відсутності індукованих зарядів на введеному провіднику. Цей результат можна сформулювати і іншим чином: незаряджений провідник, розташований далеко від системи заданих зарядів, притягується до них.

Коефіцієнти afts також легко визначити з ур-ня (2118), якщо врахувати, що незаряджені провідники, внаслідок незначності розмірів їх поперечних перерізів, приймають в поле зарядженого провідника ті потенціали, які були в точках розташування цих провідників, до того, як їх внесли в цьому полі.

У цьому ж параграфі дано формули для ємності між двома проводами в присутності інших незаряджених провідників.

Вид сіловиг ліній при системі. точковий заряд поблизу провідній площині Явище, яке полягає в тому, що електрично заряджене тіло викликає на зовнішній поверхні сусіднього спочатку незарядженого провідника заряд протилежного знака, називають електричної індукцією. Це явище потрібно розуміти як наслідок того, що поле не може проникнути всередину провідника.

Вид сіловиг ліній при системі. точковий заряд поблизу провідній площині Явище, яке полягає в тому, що електрично заряджене тіло викликає на зовнішній поверхні сусіднього первоначальна незарядженого провідника заряд протилежного знака, називають електричної індукцією. це явище потрібно розуміти як наслідок того, що поле не може проникнути всередину провідника. Якщо провідник - кінцевого розміру і не з'єднаний провідниками з іншими тілами, то, так як його заряд залишається в загальному рівним нулю, потік сил, що закінчується на стороні, найближчої до индуцирующей точці, повинен знову вийти з іншого боку провідника.

Так як енергія реально усталеного поля по теоремі Томсона повинна бути мінімальною, то з отриманого результату видно, що незаряджений провідник повинен як би втягуватися в область, де розташовані заряджені провідники. Діючі при цьому на нього сили пояснюються тим обставиною, що поле, в якому він знаходиться, викликає його поляризацію: позитивні і негативні заряди перерозподіляються на його поверхні так, що, залишаючись в цілому нейтральним, провідник набуває властивостей, аналогічні системі диполів. В одних точках його поверхні утворюється надлишок позитивного заряду, в інших же - негативного. 
Які значення приймає функція div D а) всередині зарядженого провідника, б) в навколишньому його діелектрику, е) на поверхні зарядженого провідника, г) на поверхні незарядженого провідника.

Розглянемо один важливий окремий випадок цієї теореми. У потенціал незарядженого провідника А змінюється точно на таку ж величину, на яку змінився б потенціал незарядженого провідника В при приміщенні заряду Q на провідник А.

Далі, внесення незарядженого провідника в поле фіксованої сукупності зарядів завжди призводить до зменшення енергії поля.

Аналогічно теоремі Томсона доводиться, що введення незарядженого провідника в поле заданої системи заряджених провідників зменшує повну енергію цього поля. Позначимо через а поверхня незарядженого провідника, а через У0 - обсяг, укладений всередині цієї поверхні.

В кінці § 2 була розглянута енергія провідника в зовнішньому однорідному електричному полі. Повна сила, діюча на незаряджений провідник в однорідному полі, дорівнює, зрозуміло, нулю.

Будемо ради простоти вважати, що провідник має форму кулі. Помістимо тепер праворуч від кулі А незаряджений провідник В. Під дією поля кулі А в провіднику В станеться перерозподіл вільних носіїв заряду: на ближньому до кулі А наприкінці провідника В індукується поверхневий заряд протилежного q знака (рис. 1656), а на дальньому кінці - однойменного з q знака. перерозподіляється по поверхні кулі А і заряд q так, щоб компенсувати всередині кулі А поле зарядів, індукованих на тілі В.

Напруженість поля, створюваного системою провідників, істотно змінюється на відстанях порядку розмірів L системи. R L, є ще один незаряджений провідник. Нехай розміри цього провідника малі в порівнянні з довжиною, на якій істотно змінюється напруженість поля. Таке поле називається квазіоднородним. &, Пов'язане з присутністю в зовнішньому полі розглянутого незарядженого провідника.

Електричні заряди в провідниках можуть вільно переміщатися. Тому при піднесенні електричного заряду до НЕЗАРЯДЖЕНИМ провіднику заряди протилежного знака перемістяться в ньому ближче до піднесеної заряду, а однакового знака - далі від нього, хоча в цілому провідник залишиться, звичайно, незарядженим.

Провідник, що несе на собі заряд Qi, оточений провідної оболонки. Внутрішній провідник за допомогою дроту з'єднується з дуже далеким незарядженим провідником. Потім дріт від'єднується від внутрішнього провідника і приєднується до зовнішньої оболонці.

Розглянемо один важливий окремий випадок цієї теореми. У потенціал незарядженого провідника А змінюється точно на таку ж величину, на яку змінився б потенціал незарядженого провідника В при приміщенні заряду Q на провідник А.

З цієї формули випливає, що будь-яке збільшення діелектричної проникності середовища хоча б в деякому її ділянці (при незмінних джерелах поля), призводить до зменшення її повної вільної енергії. Це твердження узагальнює висловлену в § 2 теорему про зменшення енергії електростатичного поля в порожнечі при внесенні до нього незарядженого провідника.

Все було б зрозуміло, якби мова йшла про провідника. Нехай у нас був би, наприклад, конденсатор, відстань між пластинами якого одно d, і ми вставили б між цими пластинами незаряджений провідник завтовшки b (фіг. Електричне поле індукує позитивний заряд на верхній поверхні і негативний заряд на нижній поверхні, так що в результаті поле всередині провідника погашається. у всіх інших місцях поле таке ж, яке було без провідника, тому воно дорівнює поверхневої густини зарядів, поділеній на ео; але відстань, за яким ми повинні інтегрувати, щоб отримати напруга (різниця потенціалів), стало менше.

. Дійсно, розглянемо силові лінії, що виходять з зарядженого провідника Аг. Заряд провідника вимірюється перевищенням числа виходять з провідника ліній над числом закінчуються на ньому. Тому для незарядженого провідника число входять в провідник ліній повинна дорівнювати числу що виходять з нього. лінії, що входять в провідник, приходять з області з великим потенціалом, а виходять лінії йдуть в області з меншим потен ціал. Тому потенціал незарядженого провідника повинен бути промежу точним між найбільшим і найменшим потенціалом в поле, і, отже найбільший і найменший потенціал не може досягатися на НЕЗАРЯДЖЕНИМ тілі.

Явище електричної індукції. | Поляризація діелектрика. Помістимо в електричне поле незаряджений металевий провідник. Під дією сил поля містяться в ньому вільні електрони почнуть переміщатися проти напрямку силових ліній до позитивного заряду, що створює поле. Явище освіти на незарядженому провіднику, внесеному в електричне поле, електричних: зарядів називається електричної індукцією - електричним наведенням зарядів.

Явище електричної індукції. Помістимо в електричне поле незаряджений металевий провідник. Під дією сил поля містяться в ньому вільні електрони почнуть переміщатися проти напрямку силових ліній до позитивного заряду, що створює поле. Явище освіти на незарядженому провіднику, внесеному в електричне поле, електричних зарядів називається електричної індукцією - електричним наведенням зарядів.

Таким чином, діюча на диполь сила F тим більше, чим більше неоднорідність поля. В однорідному полі сили, що діють на полюси диполя, рівні за величиною, протилежні за напрямком і, отже, взаємно врівноважуються. Це означає, що незаряджений провідник залишається нерухомим тільки в однорідному полі; в неоднорідному полі він захоплюється в область найбільшої напруженості поля.

При внесенні будь-якого провідника в зовнішнє поле вільні заряди перерозподіляються таким чином, щоб напруженість результуючого поля (суперпозиції зовнішнього поля і поля зарядів провідника) дорівнювала нулю всередині провідника. Наприклад, якщо до НЕЗАРЯДЖЕНИМ провіднику піднести позитивний точковий заряд, то на ближній поверхні провідника зберуться негативні заряди, а на дальній - позитивні, і заряд з провідником будуть притягатися. Це явище називається електростатичною індукцією. Так як розподіл зарядів на провіднику зазвичай не відомо, то розрахунок за принципом суперпозиції застосувати неможливо. У деяких випадках завдання вдається вирішити непрямим шляхом.

Якщо незаряджений провідник помістити в зовнішнє електростатичне поле, то під впливом електричних сил вільні електрони будуть переміщатися в ньому в напрямку, протилежному вектору напруженості поля. В результаті цього на двох протилежних кінцях провідника з'являться різнойменні заряди: негативний на тому кінці, де виявилися зайві електрони, позитивний - на те, де електронів не вистачає. Явище, що складається в електризації незарядженого провідника в зовнішньому електростатичному полі шляхом поділу на цьому провіднику вже наявних в ньому в рівних кількостях позитивних і негативних зарядів, називається електризацією через вплив або електростатичного індукції.