Vodič v elektrostatickom poli. Vodiče, polovodiče, dielektriká

Látka, ktorá má voľné častice s nábojom pohybujúcim sa pozdĺž tela v dôsledku pôsobenia elektrického poľa usporiadaným spôsobom, sa nazýva vodič v elektrostatickom poli. A poplatky za častice sa nazývajú zadarmo. Dielektrika, na druhej strane, nie. Vodiče a dielektrika majú odlišnú povahu a vlastnosti.

vodič

V elektrostatickom poli sú vodiče - kovy, alkalické, kyslé a solné roztoky, ako aj ionizované plyny. Nosičmi voľných nábojov v kovoch sú voľné elektróny.

Pri vstupe do homogénneho elektrického poľa, kde kovy sú vodiče bez náboja, začne pohyb v smere opačnom k vektoru napätia poľa. Akumulácia na jednej strane elektróny vytvorí záporný náboj a na druhej strane nedostatočné množstvo spôsobí nadmerný kladný náboj. Ukazuje sa, že poplatky sú rozdelené. Neodplatné rôzne poplatky vznikajú pod vplyvom vonkajšieho poľa. Preto sú indukované a vodič v elektrostatickom poli zostáva bez náboja.

Nekompenzované poplatky

Elektrifikácia, keď sa náboje prerozdeľujú medzi časťami tela, sa nazýva elektrostatická indukcia. Nekompenzované elektrické náboje vytvárajú svoje telo, vnútorné a vonkajšie napätia sú proti sebe navzájom. Oddeľovanie a následné zhromažďovanie na opačných častiach vodiča zvyšuje intenzitu vnútorného poľa. V dôsledku toho sa stáva nulou. Náklady sú vyvážené.

V tomto prípade sa celý nekompenzovaný poplatok nachádza mimo. Táto skutočnosť sa používa na získanie elektrostatickej ochrany, ktorá chráni zariadenia pred vplyvom polí. Sú umiestnené v mriežkach alebo uzemnených krytoch z kovu.

dielektrika

Látky bez elektrických nábojov za štandardných podmienok (to znamená, keď teplota nie je príliš vysoká a nie nízka) sa nazýva dielektrikum. Častice sa v tomto prípade nemôžu pohybovať okolo tela a sú presunuté len mierne. Preto sú tu pripojené elektrické nabíjačky.

Dielektrika je rozdelená do skupín v závislosti od molekulárnej štruktúry. Molekuly prvej skupiny dielektík sú asymetrické. Patrí k nim bežná voda a nitrobenzén a alkohol. Ich pozitívne a negatívne poplatky sa nezhodujú. Pôsobia ako elektrické dipóly. Takéto molekuly sa považujú za polárne. Ich elektrický moment sa rovná konečnej hodnote za všetkých rôznych podmienok.

Druhá skupina pozostáva z dielektrikov, v ktorých majú molekuly symetrickú štruktúru. Je to parafín, kyslík, dusík. Pozitívne a negatívne poplatky v nich majú podobný význam. Ak nie je žiadne elektrické pole, potom chýba aj elektrický moment. Sú to nepolárne molekuly.

Rôzne náboje v molekulách vo vonkajšom poli majú zaujaté centrá, smerované v rôznych smeroch. Premenia sa na dipóly a získajú ďalší elektrický moment.

Dielektrika tretej skupiny má kryštalickú štruktúru iónov.

Je zaujímavé, ako sa dipól správa vo vonkajšom homogénnom poli (v skutočnosti ide o molekulu zloženú z nepolárneho a polárneho dielektrika).

Každý náboj dipólu je vybavený silou, z ktorých každá má rovnaký modul, ale iný smer (opačný). Vytvárajú sa dve sily s rotačným momentom, pod pôsobením ktorých má dipól tendenciu rotovať tak, že sa smer vektorov zhoduje. V dôsledku toho dostane smer vonkajšieho poľa.

V nepolárnom dielektriku nie je žiadne externé elektrické pole. Preto sú molekuly bez elektrických momentov. V polárnom izolátore sa pri úplnej poruche vytvára tepelný pohyb. Z tohto dôvodu majú elektrické momenty iný smer a ich vektorová suma je nula. To znamená, že dielektrikum nemá elektrický moment.

Dielektrikum v homogénnom elektrickom poli

Dielektrikum sa umiestni do homogénneho elektrického poľa. Už vieme, že dipóly sú molekuly polárneho a nepolárneho dielektrika, ktoré sú smerované v závislosti od vonkajšieho poľa. Ich vektory sú usporiadané. Potom súčet vektorov nie je nula a dielektrik má elektrický moment. Vo vnútri existujú pozitívne a negatívne poplatky, ktoré sú vzájomne kompenzované a navzájom si navzájom kompenzované. Preto dielektrikum nedostáva náboj.

Opačné povrchy majú nekompenzované polarizačné náboje, ktoré sú rovnaké, to znamená, že dielektrikum je polarizované.

Ak vezmeme iónový dielektrikum a umiestnime ho do elektrického poľa, potom sa krištáľová mriežka iónov v ňom mierne posunie. V dôsledku toho dostane iontový dielektrik elektrický moment.

Polarizačné poplatky vytvárajú vlastné elektrické pole, ktoré má opačný smer k vonkajšiemu. Preto intenzita elektrostatického poľa, ktorá je tvorená nábojmi umiestnenými v dielektriku, je menšia ako vo vákuu.

vodič

Vďaka vodičom sa vytvorí iný obraz. Ak sa do elektrostatického poľa zavedú vodiče elektrického prúdu, v ňom sa objaví krátkodobý prúd, pretože elektrické sily pôsobiace na voľné náboje prispievajú k vzniku pohybu. Ale aj zákon o termodynamickej nezvratnosti je známy každému, keď musí nakoniec skončiť akýkoľvek makro proces v uzavretom systéme a pohybe a systém je vyvážený.

Vodič v elektrostatickom poli je kovové teleso, kde sa elektróny začnú pohybovať proti silám a začnú sa hromadiť vľavo. Vodič napravo stratí elektróny a dostane kladný náboj. S oddelením nábojov nájde svoje elektrické pole. Toto sa nazýva elektrostatická indukcia.

Vo vnútri vodiča je intenzita elektrostatického poľa nula, čo sa dá ľahko preukázať pohybom z opačnej strany.

Vlastnosti správania nabitia

Nabíjanie vodiča sa hromadí na povrchu. Okrem toho je rozložená tak, aby hustota náboja bola orientovaná na zakrivenie povrchu. Tu bude viac ako na iných miestach.

Vodiče a polovodiče majú najviac zakrivenie v bodoch uhla, okrajov a zaoblení. Aj tu sa pozoruje veľká hustota náboja. Spolu s jej nárastom stúpa aj napätie. Preto tu vzniká silné elektrické pole. Zobrazí sa korónový náboj, ktorý spôsobí, že prúdi z vodiča.

Ak vezmeme do úvahy, že vodič v elektrostatickom poli, ktorý má odstránenú vnútornú časť, sa odhalí dutina. Z tohto sa nič nezmení, pretože pole, ako to nebolo, nebude. Koniec koncov, v dutine chýba definícia.

záver

Preskúmali sme vodiče a dielektrikum. Teraz môžete pochopiť ich rozdiely a vlastnosti prejavu kvality za podobných podmienok. Takže v homogénnom elektrickom poli sa správajú úplne inak.