Поле вблизи поверхности проводника. Электроемкость проводников и конденсаторов. (емкости плоского, сферического и цилиндрического конденсаторов). Энергия системы неподвижных зарядов. Энергия заряженного проводника, конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

Проводники в электрическом поле

Проводники - это тела, у которых часть электронов настолько слабо связана с атомами, что их можно считать свободными. Заряды этих электронов скомпенсированы положительным зарядом, связанным с кристаллической решеткой.

Свободные электроны будут двигаться под действием даже очень малой электрической силы.

Явление электрической индукции или электризация через влияние

Это явление заключается в следующем. В любом проводнике положительные и отрицательные заряды распределены равномерно. Если подносить к изолированному проводнику В заряженное тело А, то на проводнике В происходит перераспределение зарядов. На части, близкой к телу А, заряды противоположны зарядам тела А, а на удаленной части - того же знака.

Если удалить т. А, заряды на теле В исчезают. Они опять распределяются по телу равномерно. Если тело В разделить в присутствии т. А, то одна часть тела оказывается заряженной положительно, а другая отрицательно. Электризация через влияние объясняется перемещением в поле заряда тела А зарядов тела В. Если тело А убрать, заряды + и- начинают притягиваются и распределяются равномерно. Так как электростатика изучает только неподвижные заряды, то в электрических задачах для зарядов в в металлах обязаны быть выполненными условия равновесия.

Условия равновесия:

Если действует только одна электрическая сила, то ,

Это возможно при выполнеии двух условий

•  для всех точек внутри проводника
• 

Следствия первого условия:

1. В заряженном проводнике не скомпенсированные заряды могут располагаться только на поверхности проводника.

Докажем это с помощью т. Гаусса.

          S - произвольная поверхность внутри проводника. Т.к. внутри

проводника , то , т.е.

Т.к. S - произвольная поверхность,то везде внутри проводника

1. Заряды отсутствуют не только внутри проводника, но и на внутренних поверхностях , ограничивающих свободную от зарядов полость внутри проводника.

т.к. внутри металла , то     и . Поэтому  Весь заряд внутри поверхности S складывается из заряда в металле q_м, заряда в полости q_пол и заряда на поверхности , т.е. q_м+q_пол+

Т.к. q_м=0, q_пол=0, то =0

Вывод: на внутренней поверхности     зарядов нет.