Что такое электростатическая индукция

Видео: Electrostatic induction - Physics in experiments

Возвращаясь к школе

Видео: Электростатическая индукция

Прежде чем ответить на вопрос, что такое электростатическая индукция, необходимо определиться, что именно понимается под термином «проводник». Хотя еще на школьных уроках физики этому посвящены целые темы, человек, непосредственно не сталкивающийся с ремонтом и обслуживанием электротехники, по прошествии некоторого времени часто утрачивает неиспользуемые знания. Это вполне естественно, поэтому напомним основные моменты, без понимания которых невозможно объяснить, что же такое электростатическая индукция.

Перемещение заряженных частиц в проводящих материалах

Видео: Электростатическая индукция

Представим, что в разрыв электрической цепи, состоящей из амперметра, резистора и источника электродвижущей силы (ЭДС), включается сухой деревянный брусок. Стрелка измерительного прибора останется на цифре «ноль». А вот если дерево заменить металлом, то амперметр покажет установившееся значение силы тока, протекающего по цепочке. Следовательно, в зависимости от сопротивления прохождению тока все вещества можно условно разделить на три больших группы – проводники, диэлектрики и полупроводники. Наиболее известными представителями первой группы являются твердые металлы.

Проводник и линии напряженности поля

Если металлический незаряженный образец разместить в электрическом поле, то в нем возникнет упорядоченное и направленное движение свободных носителей электрического заряда, более известное как ток. Вектор линий напряженности поля и направленность тока противоположны. В металлах проводимость обусловлена перемещением электронов. Так как образец не является частью замкнутой цепи, то в нем под действием поля будет происходить перераспределение свободных носителей заряда: с одной стороны соберутся электроны, сформировав отрицательный потенциал, а с другой образуется их недостаток, то есть положительный знак. Это явление вызывается воздействием внешнего электрического поля и носит название «индуцирование». Также можно сказать, что электростатическая индукция – это явление перераспределения носителей зарядов, вызванное электрическим полем. Стоит отметить, что влияние на проводник оказывает и магнитное поле. Так, поток магнитной индукции, пронизывающий проводящий материал, создает в нем индуцированный ток. Также в результате намагничивания происходит суммирование индуцирования материала со стороны внешнего поля и возникшего внутреннего поля. Термином «полная индукция» как раз обозначают эту сумму.

Взаимодействие полей

Видео: Электростатические машины, генераторы на электростатической индукции

Вокруг каждой концентрации зарядов (+ и -) с краев проводящего материала возникает собственное поле. Оно вступает во взаимодействие с внешним, причем направлено встречно ему. Перераспределение вызывает уменьшение поля зарядов, это происходит до тех пор, пока его напряженность в самом проводнике не станет равна нулю. Кроме того, концентрация зарядов искажает линии напряженности внешнего поля таким образом, что они становятся перпендикулярными материалу. Ранее мы специально указали, что речь идет о незаряженном проводнике. Электростатическая индукция характеризуется тем, что хотя в попавшем в электрическое поле проводнике происходит распределение зарядов, он так и остается незаряженным.

Особенности

Так как заряды стремятся занять самые крайние положения, то они располагаются на поверхности образца. Даже при наличии внутреннего пустого пространства в конечном итоге поле внутри стремится к нулю. Это позволяет организовывать эффективную защиту чувствительных приборов от действия внешних электромагнитных полей. «Защищаемый» предмет размещают внутри проводниковой сферы (подходит и металлическая сетка): индуцированные заряды скапливаются на ее поверхности, формируют собственное поле, которое внутри сферы уравновешивает влияние внешнего.