15.3. Проводники во внешнем электрическом поле
В
проводниках могут перемещаться свободно
не только заряды принесенные из вне, но
и микроскопические заряды, из которых
состоят атомы и молекулы проводника
(электроны, ионы). Поэтому при помещении
незаряженного проводника во внешнее
электрическое поле 
свободные
микроскопические заряды будут перемещаться
к его поверхности: положительные по
полю, а отрицательные против поля
(рис.15.4). На одном конце проводника будет
скапливаться избыток положительного
заряда, а на другом избыток отрицательного
до тех пор, пока создаваемое этими
зарядами дополнительное поле 
не
скомпенсирует внешнее поле во всех
точках внутри проводника. При этом
суммарное поле 
внутри
проводника и на его поверхности будет
удовлетворять условию 
и 
т.е.
внутри проводника 
,
а в близи проводника будет заметно
отличаться от своего первоначального
значения 
.
Заряды на противоположных краях
проводника называются индуктированными
или наведенными.
Индуктивные заряды распределяются по внешней поверхности проводника. Если внутри проводника имеется полость, то при равновесном распределении индуцированных зарядов поле внутри нее также равно нулю. На этом основана электростатическая защита.
15.4. Электроемкость проводников
Сообщенный проводнику заряд q распределяется по его поверхности так, чтобы напряженность поля внутри проводника была равна нулю. Если проводнику, уже несущему заряд q , сообщить еще заряд той же величины, то второй заряд должен распределиться по проводнику точно также, как и первый, в противном случае он создает в проводнике поле, не равное нулю. Таким образом, различные по величине заряды распределяются на удаленном от других тел (уединенном) проводнике подобным образом, т.е. отношение плотностей заряда в двух произвольных точках поверхности проводника при любой величине заряда будет одно и то же.
Отсюда
вытекает, что потенциал уединенного
проводника пропорционален находящемуся
на нем заряду. Действительно, увеличение
в некоторое число раз заряда приводит
к увеличению в тоже число раз напряженности
поля в каждой точке окружающего проводника
пространства, т.е.
Вводя
соответствующий коэффициент
пропорциональности, запишем 
или
|
|
(15.2) |
где С - называется электроемкостью.
Таким образом, электроемкость уединенного проводника есть физическая величина численно равная величине заряда, который необходимо сообщить данному проводнику для увеличения его потенциала на единицу. В СИ единицей емкости является Фарад (Ф).
Определим электроемкость уединенного шара. Потенциал заряженного шара радиуса R
Сравнивая
с 
получаем
|
|
(15.3) |
15.5. Конденсаторы
Для получения устройств, которые при небольшом относительно среды потенциале накапливали бы на себе (конденсировали) заметные по величине заряды используют тот факт, что электроемкость проводника возрастает при приближении к нему других тел. Действительно, под действием поля, создаваемого заряженными проводниками, на поднесенном к нему теле возникают индуцированные (на проводнике) или связанные (на диэлектрике) заряды (рис.15.5). Заряды, противоположные по знаку заряду проводника q располагаются ближе к проводнику, чем одноименные с q, и, следовательно, оказывают большое влияние на его потенциал.
Поэтому
при поднесении к заряженному проводнику
какого либо тела напряженность
поля 
уменьшается,
а, следовательно, уменьшается потенциал
проводника. Согласно уравнение 
это
означает увеличение емкости проводника.
Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок) (рис.15.6), разделенных прослойкой диэлектрика. При приложении к проводнику некоторой разности потенциалов его обкладки заряжаются равными по величине зарядами противоположного знака. Под электроемкостью конденсатора понимается физическая величина, пропорциональная заряду q и обратно пропорциональна разности потенциалов между обкладками
Определим емкость плоского конденсатора.
Если площадь обкладки S , а заряд на ней q, то напряженность поля между обкладками
С другой
стороны разность потенциалов между
обкладками 
откуда
