ГРУППА  303.  ФИЗИКА. ТЕМА «Проводники и диэлектрики в электростатическом поле»

Электростатическое поле - это электрическое поле, образованное неподвижными электрическими зарядами. Свободные электроны - электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника ( в основном в металлах) под действием электрического поля;

 Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику;  

участвуют в тепловом движении и могут свободно перемещаться по всему --проводнику.

 Электростатическое поле внутри проводника - внутри проводника электростатического поля нет ( Е = 0 ), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле. Почему? - т.к. существует явление электростатической индукции, т.е. явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле ( Е внешнее) с образованием нового электростатического поля ( Е внутр.) внутри проводника.

Внутри проводника оба поля ( Евнешн. и Евнутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника Е = 0.

Заряды можно разделить:

Электростатическая защита - металлический экран, внутри которого Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на поверхности проводника.

Электрический заряд проводников - весь статический заряд проводника расположен на его поверхности, внутри проводника q = 0; - справедливо для заряженных и незаряженных проводников в электрическом поле. Линии напряженности электрического поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

  ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

 

Внутри диэлектрика может существовать электрическое поле! Электрические свойства нейтральных атомов и молекул:

Нейтральный атом -положительный заряд ( ядро) сосредоточен в центре, а отрицательный заряд - это его электронная оболочка;

 Считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома. Молекула - чаще всего - это система ионов с зарядами противоположных знаков , т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам.

Электрический диполь - молекула, в целом нейтральная , но центры распределения противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся внутри молекулы на некотором расстоянии друг от друга.

 

Существуют 2 вида диэлектриков ( они различаются строением молекул) :

 1) полярные - молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают (спирты, вода и др.);

2) неполярные - атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).

 ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ Поляризация диэлектриков в электрическом поле это смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е. ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков Диэлектрик вне электрического поля - в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика. q = 0 и Eвнутр = 0

Диэлектрик в однородном электрическом поле - на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий электрического поля

Но ориентация диполей - только частичная, т.к. мешает тепловое движение. На поверхности диэлектрика возникают связанные заряды, а внутри диэлектрика заряды диполей компенсируют друг друга. Таким образом, средний связанный заряд диэлектрика = 0.

Поляризация неполярных диэлектриков - тоже поляризуются в электрическом поле:

положительные и отрицательные заряды молекул смещаются, центры распределения зарядов перестают совпадать (как диполи), на поверхности диэлектрика возникает связанный заряд, а внутри электрическое поле лишь ослабляется

 Ослабление поля зависит от свойств диэлектрика.»

 ВЫПОЛНИТЬ ЗАДАНИЕ:

Тест. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

Вопрос 1

Выберете верные утверждения

• Напряженность внутри проводника, находящегося в электростатическом поле, равна нулю.
• Напряженность внутри диэлектрика, находящегося в электростатическом поле, равна нулю.
• В полярных диэлектриках, находящихся в электростатическом поле возникает явление поляризации.
• В неполярных диэлектриках, находящихся в электростатическом поле возникает явление поляризации.

Вопрос 2

Сопоставьте явление с его следствием

• Электростатическая индукция
• Поляризация
• Электромагнитная индукция

Вопрос 3

Как называются вещества, способные проводить электрический ток?

Вопрос 4

Разгадайте ребус.

Вопрос 5

Сопоставьте так, чтобы получились верные утверждения

          Заряды, сообщённые проводнику, располагаются

• Суммарный заряд любой внутренней области проводника
• Электростатическое поле в проводнике
• Возле поверхности проводника силовые линии ЭСП всегда

Вопрос 6

Укажите истинность утверждений.

• Электрический диполь - система двух равных по модулю и противоположных по знаку зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.
• У полярных диэлектриков центры распределения зарядов совпадают.
• У неполярных диэлектриков центры распределения зарядов совпадают.
• У полярных диэлектриков центры распределения зарядов не совпадают.
• Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называется поляризацией.

Вопрос 7

Как называется диэлектрик, изображённый на рисунке

неполярный диэлектрик

поляризованный диэлектрик

• неполяризованный диэлектрик
• полярный диэлектрик
• вакуум

Вопрос 10

На рисунке изображён