Проводники и диэлектрики в электрическом поле

Проводники
Проводниками называются такие материалы, в которых имеются свободные носители электрических зарядов.

Заряд внутри проводника
По принципу суперпозиции полей напряжённость внутри проводника равна нулю. Следовательно, поток напряженности через любую замкнутую поверхность внутри проводника равен нулю. Значит, и заряд внутри этой поверхности равен нулю.

Проводящая сфера
A
r1
r2
S1
S2
Докажем, что напряжённость поля в любой точке внутри сферы равна нулю.
Возьмём произвольную точку А
и построим два симметричных конуса с одинаковыми малыми углами при вершине, как показано на рисунке.

На поверхности сферы конусы вырезают малые сферические участки и , которые можно считать плоскими.
, или
Конусы подобны друг другу, так как углы при вершине равны. Из подобия следует, что площади оснований относятся как квадраты расстояний и от точки А до площадок и соответственно. Таким образом,

Заряды площадок равны
A
r1
r2
S1
S2
и
Считая эти заряды точечными, найдём напряжённость, создаваемую в точке А:

Явление разделения разноимённых зарядов в проводнике, помещённом в электрическое поле, называется электростатической индукцией.
Электростатическая индукция

Эквипотенциальные поверхности
Примерный ход эквипотенциальных поверхностей для определённого момента возбуждения сердца показан на рисунке.
В электрическом поле поверхность проводящего тела любой формы является эквипотенциальной поверхностью.
Пунктирные линии обозначают эквипотенциальные поверхности, цифры около них – величину потенциала в милливольтах.

Самыми известными электрическими рыбами являются
электрический скат
электрический угорь
и

Диэлектрики
Диэлектриками называются материалы, в которых нет свободных электрических зарядов.
Существует три вида диэлектриков: полярные, неполярные и сегнетоэлектрики.

Поляризация диэлектриков
Момент силы стремится повернуть диполь так, чтобы его ось была направлена по линии напряжённости поля.
E

Напряжённость электрического поля внутри бесконечного пространства, полностью заполненного диэлектриком оказывается равной В среднем число диполей, ориентированных вдоль поля, больше, чем против поля.
Поляризация диэлектриков

Физическая величина, равная отношению модуля напряжённости однородного электрического поля в вакууме к модулю напряженности электрического поля в однородном диэлектрике, заполняющем это поле, называется диэлектрической проницаемостью вещества:
Е

Диэлектрическая проницаемость веществ

Конденсаторы
Конденсатор электрический – система из двух или более электродов (обкладок), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
E

Применение диэлектриков
Диэлектрики используются:
в науке и технике как электроизоляционные материалы, как конденсаторные материалы
в вычислительной технике
в оптике.

Литература
О. Ф. Кабардин «Физика. Справочные материалы».
А. А. Пинский «Физика. Учебное пособие для 10 класса школ и классов с углублённым изучением физики».
Г. Я. Мякишев «Физика. Электродинамика. 10-11 классы».
Журнал «Квант».