Substancja, która ma swobodne cząstki z ładunkiem poruszającym się w ciele w uporządkowany sposób dzięki działającemu polu elektrycznemu, nazywana jest przewodnikiem w polu elektrostatycznym. A ładunki cząstek nazywane są wolnymi. Z drugiej strony dielektryki ich nie mają. Przewodniki i dielektryki mają różny charakter i właściwości.
Odkrywca
W polu elektrostatycznym przewodnikami są metale, roztwory zasadowe, kwaśne i słone, a także zjonizowane gazy. Nośnikami wolnych ładunków w metalach są wolne elektrony.
Po wejściu w jednorodne pole elektryczne, w którym metale są przewodnikami bez ładunku, ruch rozpocznie się w kierunku przeciwnym do wektora napięcia pola. Kumulując się z jednej strony elektrony stworzą ładunek ujemny, az drugiej strony ich niewystarczająca ilość spowoduje pojawienie się nadmiaru ładunku dodatniego. Okazuje się, że zarzuty są rozdzielone. Różne nieskompensowane opłaty powstają pod wpływempole zewnętrzne. W ten sposób są indukowane, a przewodnik w polu elektrostatycznym pozostaje bez ładunku.
Niezrekompensowane opłaty
Elektryfikacja, kiedy ładunki są rozprowadzane między częściami ciała, nazywana jest indukcją elektrostatyczną. Z ich ciała powstają nieskompensowane ładunki elektryczne, napięcia wewnętrzne i zewnętrzne są względem siebie przeciwstawne. Dzieląc się, a następnie kumulując na przeciwległych częściach przewodnika, zwiększa się natężenie pola wewnętrznego. W rezultacie staje się zerem. Następnie saldo opłat.
W tym przypadku cały nieskompensowany ładunek znajduje się na zewnątrz. Fakt ten jest wykorzystywany do uzyskania ochrony elektrostatycznej, która chroni urządzenia przed wpływem pól. Umieszcza się je w kratkach lub uziemionych metalowych obudowach.
Dielektryki
Substancje bez wolnych ładunków elektrycznych w standardowych warunkach (tj. gdy temperatura nie jest ani za wysoka, ani za niska) nazywane są dielektrykami. Cząsteczki w tym przypadku nie mogą poruszać się po ciele i są tylko nieznacznie przemieszczone. Dlatego tutaj podłącza się ładunki elektryczne.
Dielektryki są podzielone na grupy w zależności od struktury molekularnej. Cząsteczki dielektryków pierwszej grupy są asymetryczne. Należą do nich zwykła woda, nitrobenzen i alkohol. Ich ładunki dodatnie i ujemne nie pasują do siebie. Działają jak dipole elektryczne. Takie cząsteczki są uważane za polarne. Ich moment elektryczny jest równy finalowiwartość we wszystkich różnych warunkach.
Druga grupa składa się z dielektryków, w których cząsteczki mają symetryczną strukturę. Są to parafina, tlen, azot. Podobne znaczenie mają ładunki dodatnie i ujemne. Jeśli nie ma zewnętrznego pola elektrycznego, to nie ma też momentu elektrycznego. Są to cząsteczki niepolarne.
Przeciwne ładunki w cząsteczkach w polu zewnętrznym mają przemieszczone centra skierowane w różnych kierunkach. Zamieniają się w dipole i dostają kolejny elektryczny moment.
Dielektryki trzeciej grupy mają strukturę krystaliczną jonów.
Zastanawiam się, jak zachowuje się dipol w zewnętrznym jednolitym polu (w końcu jest to cząsteczka składająca się z niepolarnych i polarnych dielektryków).
Każdy ładunek dipolowy jest obdarzony siłą, z której każdy ma ten sam moduł, ale inny kierunek (przeciwny). Powstają dwie siły, które mają moment obrotowy, pod wpływem którego dipol ma tendencję do obracania się w taki sposób, że kierunek wektorów jest zbieżny. W rezultacie otrzymuje kierunek pola zewnętrznego.
W niepolarnym dielektryku nie ma zewnętrznego pola elektrycznego. Dlatego molekuły pozbawione są momentów elektrycznych. W dielektryku polarnym ruch termiczny zachodzi w całkowitym nieładzie. Z tego powodu momenty elektryczne mają inny kierunek, a ich suma wektorowa wynosi zero. Oznacza to, że dielektryk nie ma momentu elektrycznego.
Dielektryk w jednolitym polu elektrycznym
Umieśćmy dielektryk w jednolitym polu elektrycznym. Wiemy już, że dipole to molekuły polarne i niepolarne.dielektryki, które są skierowane w zależności od pola zewnętrznego. Ich wektory są uporządkowane. Wtedy suma wektorów nie jest równa zeru, a dielektryk ma moment elektryczny. Wewnątrz znajdują się ładunki dodatnie i ujemne, które wzajemnie się kompensują i są blisko siebie. Dlatego dielektryk nie jest ładowany.
Powierzchnie przeciwległe mają nieskompensowane ładunki polaryzacyjne, które są równe, tzn. dielektryk jest spolaryzowany.
Jeśli weźmiesz dielektryk jonowy i umieścisz go w polu elektrycznym, wówczas siatka kryształów jonów w nim nieznacznie się przesunie. W rezultacie dielektryk typu jonowego otrzyma moment elektryczny.
Ładunki polaryzujące tworzą własne pole elektryczne, które ma kierunek przeciwny do zewnętrznego. Dlatego natężenie pola elektrostatycznego, które tworzą ładunki umieszczone w dielektryku, jest mniejsze niż w próżni.
Odkrywca
Z dyrygentami rozwinie się inny obraz. Jeśli przewodniki prądu elektrycznego zostaną wprowadzone do pola elektrostatycznego, powstanie w nim prąd krótkotrwały, ponieważ siły elektryczne działające na wolne ładunki przyczynią się do wystąpienia ruchu. Ale każdy zna również prawo nieodwracalności termodynamicznej, kiedy każdy makroproces w układzie zamkniętym i ruchu musi w końcu się skończyć, a układ się zrównoważy.
Przewodnik w polu elektrostatycznym to korpus wykonany z metalu, w którym elektrony zaczynają poruszać się wbrew liniom siły izacznie się kumulować po lewej stronie. Przewodnik po prawej straci elektrony i uzyska ładunek dodatni. Kiedy ładunki zostaną rozdzielone, uzyska swoje pole elektryczne. Nazywa się to indukcją elektrostatyczną.
Wewnątrz przewodnika natężenie pola elektrostatycznego wynosi zero, co można łatwo udowodnić, zmieniając położenie przeciwne.
Cechy zachowania ładowania
Ładunek przewodnika gromadzi się na powierzchni. Ponadto jest on tak rozłożony, że gęstość ładunku jest zorientowana na krzywiznę powierzchni. Tutaj będzie więcej niż w innych miejscach.
Przewodniki i półprzewodniki mają największą krzywiznę w punktach narożnych, krawędziach i zaokrągleniach. Istnieje również duża gęstość ładunku. Wraz z jego wzrostem w pobliżu rośnie również napięcie. Dlatego powstaje tutaj silne pole elektryczne. Pojawia się ładunek koronowy, który powoduje, że ładunki wypływają z przewodnika.
Jeśli weźmiemy pod uwagę przewodnik w polu elektrostatycznym, z którego usunięto część wewnętrzną, zostanie znaleziona wnęka. Nic się z tego nie zmieni, bo pola nie było i nie będzie. W końcu z definicji nie ma go w jamie.
Wniosek
Przyjrzeliśmy się przewodnikom i dielektrykom. Teraz możesz zrozumieć ich różnice i cechy manifestacji cech w podobnych warunkach. Tak więc w jednolitym polu elektrycznym zachowują się zupełnie inaczej.
