Электрическое поле. Проводники и диэлектрики

Научиться понимать, что такое электрическое поле, как оно действует на заряды и почему одни материалы проводят ток, а другие — нет.

Электрическое поле — основа всей электротехники: от лампочки до компьютера. Понимание проводников и диэлектриков помогает объяснить, почему одни материалы используются для проводов, а другие — для изоляции, и как работает молниеотвод.

• Электрическое поле существует вокруг любого заряда и действует на другие заряды с некоторой силой.
• Поле можно изобразить с помощью силовых линий, которые показывают направление действия силы на положительный заряд.
• В проводниках есть свободные электроны, которые могут перемещаться под действием поля.
• В диэлектриках нет свободных зарядов, но под действием поля происходит поляризация — смещение связанных зарядов.
• Внутри проводника, помещённого в электрическое поле, поле равно нулю, так как свободные заряды перераспределяются и компенсируют внешнее поле.
• Диэлектрик ослабляет внешнее электрическое поле, но не сводит его к нулю.
• Электрическое поле действует на заряды с силой, которая зависит от величины заряда и напряжённости поля.

Электрическое поле

Особый вид материи, который создаётся электрическими зарядами и обнаруживается по действию на другие заряды.

Напряжённость электрического поля

Сила, с которой поле действует на единичный положительный заряд. Показывает, насколько сильно поле в данной точке.

Силовые линии

Линии, вдоль которых действует сила поля на положительный заряд. Густота линий показывает силу поля.

Проводники

Вещества, в которых есть свободные заряды (например, электроны в металлах), способные перемещаться под действием поля.

Диэлектрики

Вещества, в которых нет свободных зарядов, но под действием поля происходит смещение связанных зарядов (поляризация).

Поляризация

Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов в диэлектрике под действием внешнего поля.

• Электрическое поле создаётся зарядами и действует на заряды с силой F = q·E, где q — заряд, E — напряжённость поля.
• Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
• Внутри проводника, находящегося в электростатическом поле, напряжённость поля равна нулю.
• Если проводник внести в поле, свободные электроны перераспределяются так, что поле внутри проводника компенсируется.
• Диэлектрик ослабляет внешнее поле в несколько раз (диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз).
• Электрическое поле невидимо, но его можно обнаружить по действию на заряды или с помощью приборов.

1. Пример 1случай

   Если поднести заряженную палочку к струйке воды, струйка отклоняется

   Пояснение

   • это действие электрического поля на молекулы воды (диэлектрик)
2. Пример 2случай
   • Металлическая клетка (клетка Фарадея) защищает от внешнего электрического поля: внутри неё поле равно нулю, поэтому человек в ней в безопасности
3. Пример 3случай

   Воздух

   Пояснение

   • диэлектрик, но при сильном поле (например, во время грозы) он может стать проводником, и возникает молния
4. Пример 4случай
   • Эбонитовая палочка, потёртая о шерсть, заряжается отрицательно и создаёт поле, которое притягивает мелкие кусочки бумаги — это пример действия поля на нейтральные тела

• Молниеотвод работает благодаря тому, что металлический стержень проводит заряд молнии в землю, а не пропускает его через здание.
• Птицы спокойно сидят на проводах, потому что между их лапами маленькое напряжение, а поле вокруг провода не действует на них, если они не касаются земли.
• Конденсатор — устройство, которое накапливает заряд, использует диэлектрик между пластинами, чтобы увеличить ёмкость.

• Не прикасайся к оголённым проводам под напряжением — электрическое поле может вызвать опасный ток через тело.
• Во время грозы не стой под высокими деревьями или металлическими конструкциями — они могут притянуть молнию.

• Электрический ток
• Электрическое напряжение
• Конденсаторы
• Закон Кулона