Электроемкость удельного проводника.

Электростатическая защита.

При внесении незаряженного проводника в электрическое поле происходит разделение зарядов, свободные заряды образуют на одной стороне избыток отрицательных зарядов, а на другой – избыток положительных зарядов (рис. 19.2).

Это явление называется электростатической индукцией, а заряды – индуцированными зарядами. При равновесном состоянии поле внутри проводника равно нулю. Линии напряженности вне проводника перпендикулярны к его поверхности. Нейтральный проводник, внесенный в электрическое поле, разрывает часть линий напряженности – они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах. Внутри поле отсутствует.

Рис. 19.2

На свойстве проводников экранировать внешние поля основывается электростатическая защита от действия внешних электростатических полей. Когда какой – либо прибор хотят защитить от воздействия внешних полей, его окружают проводниковым экраном. Внешнее поле компенсируется внутри экрана возникающего на его поверхности электрическими зарядами. При этом экран может быть не сплошным, а в виде густой сетки.

Заметим, что если заряды находятся внутри полости, то они вызывают возникновение индукционных зарядов и на внутренней и на внешней поверхности проводника. Поле внутри полости в этом случае отлично от нуля.

Электроемкость удельного проводника.

Пусть имеется некоторый проводник, например металлический шарик на диэлектрической подставке. Будем виртуально переносить на этот проводник порции заряда из бесконечности (рис. 19.3). Увеличение заряда на проводнике в некоторое число раз приведет к увеличению напряженности поля в каждой точке окружающего проводник пространства в то же число раз. Соответственно в такое же число раз возрастает работа по перемещению единичного заряда из бесконечности на поверхность проводника.

Рис. 19.3

Напомним, что работа по перемещению заряда из бесконечности в данную точку, отнесенная к величине заряда есть потенциал в данной точке. Таким образом, возрастает потенциал нашего проводника, то есть будет пропорционален перенесенному заряду , обозначим , тогда

Коэффициент пропорциональности между зарядом и потенциалом, характеризует свойство накапливать электрический заряд, называется электроемкостью или емкостью проводника. Емкость , численно равна заряду, сообщение которого проводнику приводит к повышению потенциала на единицу.

Единица емкости – фарад. Фарад равен емкости конденсатора, между обкладками которого при заряде 1 Кл возникает напряжение 1 В. Более мелкие единицы емкости: 1 микрофарад ; 1 нано фарад ; 1 пикофарад . Потенциал заряженной сферы , где - радиус сферы. По определению емкости

.

Таким образом, емкость сферы пропорциональна радиусу сферы. Однако это не самый эффективный способ увеличения емкости. Например, емкость Земли всего 700 мкФ. В общем случае емкость уединенного проводника зависит от его размеров и формы.