Що таке електростатична індукція

Повертаючись до школи

Перш ніж відповісти на питання, що таке електростатична індукція, необхідно визначитися, що саме розуміється під терміном «провідник». Хоча ще на шкільних уроках фізики цьому присвячені цілі теми, людина, безпосередньо не стикається з ремонтом та обслуговуванням електротехніки, після деякого часу часто втрачає невикористовувані знання. Це цілком природно, тому нагадаємо основні моменти, без розуміння яких неможливо пояснити, що ж таке електростатична індукція.

Переміщення заряджених частинок в провідних матеріалах

Уявімо, що в розрив електричного кола, що складається з амперметра, резистора і джерела електрорушійної сили (ЕРС), включається сухий дерев'яний брусок. Стрілка вимірювального приладу залишиться на цифрі «нуль». А от якщо дерево замінити металом, то амперметр покаже стале значення сили струму, що протікає по ланцюжку. Отже, залежно від опору проходженню струму всі речовини можна умовно розділити на три великі групи - провідники, діелектрики і напівпровідники. Найбільш відомими представниками першої групи є тверді метали.

Провідник і лінії напруженості поля

Якщо металевий незаряджений зразок розмістити в електричному полі, то в ньому виникне впорядкований і спрямований рух вільних носіїв електричного заряду, більш відоме як струм. Вектор ліній напруженості поля і спрямованість струму протилежні. У металах провідність зумовлена переміщенням електронів. Так як зразок не є частиною замкнутого ланцюга, то в ньому під дією поля відбуватиметься перерозподіл вільних носіїв заряду: з одного боку зберуться електрони, сформувавши негативний потенціал, а з іншого утворюється їх недолік, тобто позитивний знак. Це явище викликається впливом зовнішнього електричного поля і носить назву «індукування». Також можна сказати, що електростатична індукція - це явище перерозподілу носіїв зарядів, викликане електричним полем. Варто відзначити, що вплив на провідник робить і магнітне поле. Так, потік магнітної індукції, що пронизує проводить матеріал, створює в ньому індукований струм. Також в результаті намагнічування відбувається підсумовування індукування матеріалу з боку зовнішнього поля і виниклої внутрішнього поля. Терміном «повна індукція» якраз позначають цю суму.

Взаємодія полів

Навколо кожної концентрації зарядів (+ і -) з країв провідного матеріалу виникає власне поле. Воно вступає у взаємодію із зовнішнім, причому направлено зустрічно йому. Перерозподіл викликає зменшення поля зарядів, це відбувається до тих пір, поки його напруженість в самому провіднику не буде дорівнює нулю. Крім того, концентрація зарядів спотворює лінії напруженості зовнішнього поля таким чином, що вони стають перпендикулярними матеріалу. Раніше ми спеціально вказали, що мова йде про незарядженому провіднику. Електростатична індукція характеризується тим, що хоча в який потрапив в електричне поле провіднику відбувається розподіл зарядів, він так і залишається незарядженим.

Особливості

Так як заряди прагнуть зайняти самі крайні положення, то вони розташовуються на поверхні зразка. Навіть за наявності внутрішнього порожнього простору в кінцевому підсумку поле всередині прагне до нуля. Це дозволяє організовувати ефективний захист чутливих приладів від дії зовнішніх електромагнітних полів. «Захищається» предмет розміщують всередині провідникової сфери (підходить і металева сітка): індуковані заряди накопичуються на її поверхні, формують власне поле, яке всередині сфери врівноважує вплив зовнішнього.