Проводники в электростатическом поле. Мухамедшин И.Р - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КФУ | Казань

Составители: 

Рубрика: 

7
Рис.1.
«свободные» электроны в форме своего рода «электронного газа». Сколь
угодно слабое внешнее электростатическое поле вызывает движение этих
«свободных» электронов против направления напряженности поля, т.е.
приводит к появлению электрического тока. В результате в проводнике
происходит перераспределение зарядов, которые создают электрическое поле
E
∗
, направленное против внешнего поля E и компенсируют его.
Перераспределение продолжается до тех пор, пока напряженность
электрического поля в проводнике не станет равной нулю (рис. 1).
Поскольку напряженность электрического поля
внутри проводника становится равной нулю, то
поток вектора напряженности через любую
замкнутую поверхность, расположенную внутри
проводника также равен нулю. Следовательно,
по теореме
Гаусса заряд заключенный внутри
этой поверхности также равен нулю. Таким
образом, в случае электростатического
равновесия зарядов внутри проводника нет. Точнее говоря, положительные и
отрицательные заряды в объеме проводника компенсируют друг друга.
Нескомпенсированные заряды концентрируются на поверхности проводника в
слое атомной толщины. Естественно, аналогичный вывод следует из закона
Ома (
Ej
G
G
σ
= , где σ – удельная проводимость). Поскольку заряды неподвижны,
то плотность электрического тока
0=j
G
, и, следовательно, напряженность
электрического поля E равна нулю. Из теоремы Гаусса в дифференциальной
форме:
0
divE
ρ
ε
=
G
, (2)
следует, что плотность объемных зарядов
0
ρ
=
.
Установление электронейтральности внутри проводника происходит
чрезвычайно быстро. Предположим, что при
0t
=
плотность свободных 
«свободные» электроны в форме своего рода «электронного газа». Сколь
угодно слабое внешнее электростатическое поле вызывает движение этих
«свободных» электронов против направления напряженности поля, т.е.
приводит к появлению электрического тока. В результате в проводнике
происходит перераспределение зарядов, которые создают электрическое поле
E∗,   направленное      против   внешнего      поля    E      и    компенсируют   его.
Перераспределение       продолжается    до     тех     пор,       пока   напряженность
электрического поля в проводнике не станет равной нулю (рис. 1).
                                 Поскольку напряженность электрического поля
                                 внутри проводника становится равной нулю, то
                                 поток вектора напряженности через любую
                                 замкнутую поверхность, расположенную внутри
                                 проводника также равен нулю. Следовательно,
                                 по теореме Гаусса заряд заключенный внутри
                                 этой поверхности также равен нулю. Таким
               Рис.1.            образом,      в      случае       электростатического
равновесия зарядов внутри проводника нет. Точнее говоря, положительные и
отрицательные заряды в объеме проводника компенсируют друг друга.
Нескомпенсированные заряды концентрируются на поверхности проводника в
слое атомной толщины. Естественно, аналогичный вывод следует из закона
       G   G
Ома ( j = σE , где σ – удельная проводимость). Поскольку заряды неподвижны,
                                       G
то плотность электрического тока j = 0 , и, следовательно, напряженность
электрического поля E равна нулю. Из теоремы Гаусса в дифференциальной
форме:
                                    G ρ
                                 divE = ,                                          (2)
                                       ε0
следует, что плотность объемных зарядов ρ = 0 .
      Установление электронейтральности внутри проводника происходит
чрезвычайно быстро. Предположим, что при t = 0 плотность свободных



                                           7

Страницы