Работа при перемещении электрического заряда в электрическом поле

Проводники в электростатическом поле

Проводники имеют свободные заряды.

Явление разделения разноимённых зарядов в проводнике, помещённом в электростатическое поле называется электростатической индукцией.

Если в электрическое поле внести проводник, то свободные заряды приходят в движение и перераспределение зарядов вызывает изменение электрического поля. Когда напряжённость электрического поля в проводнике равна нулю, то движение зарядов прекращается.

Заряды в проводнике располагаются только на его поверхности.

Поверхность проводника в электрическом поле является эквипотенциальной поверхностью, так как вектор напряжённости электрического поля Е в любой точке поверхности перпендикулярен этой поверхности и не зависит от формы поверхности.

 

Диэлектрики в электростатическом поле

В диэлектрики, помещенном в электрическое поле заряды не разделяются, следовательно в нём нет свободных зарядов.

При отсутствии электрического поля, электронное облако расположено симметрично относительно атомного ядра.

В диэлектрике почти нет свободных электронов. Большинство диэлектриков состоят из полярных молекул – электрических диполей.

Вектор направленный от отрицательного заряда к положительному называется плечом диполя.

Если в электрическом поле модуль | L | не изменяется, диполь называется жёстким. В электрическом поле на жёсткий диполь действует пара сил, стремящихся повернуть его по направлению напряжённости (рис. 2).

В диэлектрике вне поля диполи ориентированы хаотично, а в электрическом поле появляется ориентация вдоль поля

Процесс появления ориентированных диполей в электрическом поле называется поляризацией диэлектрика.

Сущность явления заключается в том, что частицы из которых состоит диэлектрик деформируются и превращаются в диполи. Диполи выстраиваются вдоль линий напряжённости внешнего поля. Так как знаки поляризационных зарядов диэлектрика противоположны знакам свободных зарядов, создающих поле, то суммарная напряжённость поля в диэлектрике в ε раз меньше напряжённости поля в вакууме.

 

Работа при перемещении электрического заряда в электрическом поле

Однородное электрическое поле возникает между разноимённо заряженными плоскими металлическими пластинами. Напряжённость по модулю и направлению в любой точке поля одинакова.

Работа при перемещении заряда по линии напряжённости поля на расстояние Δd = d₁-d₂ . F_э = q*E

А = F_э * (d₁-d₂) = q*E(d₁-d₂)

Работа силы тяжести между точками в гравитационном поле не зависит от траектории движения.

При изменении направления перемещения работа сил эл. поля F_э как и гравитационного поля изменяет знак на противоположный. Работа сил электрического поля при движении электрического заряда по любой замкнутой траектории равна суммарной работе сил электростатического поля

А-А=0.