Электрическое смещение. Распределение зарядов по поверхности проводника

Напряженность электростатического поля, определяемая как (), зависит от свойств среды. В однородной изотропной среде напряженность поля обратно пропорциональна . Вектор напряженности , переходя через границу диэлектриков, претерпевает скачкообразное изменение, создавая тем самым неудобства при расчетах электростатических полей.

Поэтому вводят вектор электрического смещения, который для электрически изотропной среды, по определению, равен: (11.11)

Используя формулы (11.10) и (11.4), вектор электрического смещения можно выразить как: (11.12)

Единицей электрического смещения является — кулон, деленный на метр в квадрате (Кл/м²).

Вектор электрического смещения характеризует электростатическое поле, создаваемое свободными зарядами в вакууме, но при таком их распределении в пространстве, какое наблюдается при наличии диэлектрика.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДОВ ПО ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОДНИКА: Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться (рис.11.3 а,б). Перемещение зарядов (ток) продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника: (11.13)

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен

(), т. е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной.

Если проводнику сообщить некоторый заряд , то некомпенсированные заряды располагаются только на поверхности проводника. Эти заряды называются индуцированными.

Напряженность поля у поверхности заряженного проводника определяется поверхностной плотностью зарядов: (11.14)

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

Рис. 11.3

Индуцированные заряды появляются на проводнике вследствие смещения их под действием поля, т. е. является поверхностной плотностью смещенных зарядов. Поэтому электрическое смещение вблизи проводника численно равно поверхностной плотности смещенных зарядов. Поэтому вектор получил название вектора электрического смещения.

Так как в состоянии равновесия внутри проводника заряды отсутствуют, то созданные внутри него полости и заземление приведут к тому, что потенциал во всех точках полости будет нулевым, т. е. полость полностью изолирована от влияния внешних электростатических полей. На этом основана электростатическая защита — экранирование тел, например измерительных приборов, от влияния внешних электростатических полей. Вместо сплошного проводника для защиты может быть использована густая металлическая сетка.

Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 1557; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!