Μια ουσία που έχει ελεύθερα σωματίδια με φορτίο που κινείται μέσα στο σώμα με εύρυθμο τρόπο λόγω του ενεργού ηλεκτρικού πεδίου ονομάζεται αγωγός σε ηλεκτροστατικό πεδίο. Και τα φορτία των σωματιδίων ονομάζονται ελεύθερα. Τα διηλεκτρικά από την άλλη δεν τα έχουν. Οι αγωγοί και τα διηλεκτρικά έχουν διαφορετική φύση και ιδιότητες.
Explorer
Σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο, αγωγοί είναι μέταλλα, αλκαλικά, όξινα και αλατούχα διαλύματα, καθώς και ιονισμένα αέρια. Οι φορείς των ελεύθερων φορτίων στα μέταλλα είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια.
Όταν εισέρχεστε σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, όπου τα μέταλλα είναι αγωγοί χωρίς φορτίο, η κίνηση θα ξεκινήσει προς την κατεύθυνση που είναι αντίθετη από το διάνυσμα τάσης πεδίου. Συσσωρεύοντας στη μία πλευρά, τα ηλεκτρόνια θα δημιουργήσουν αρνητικό φορτίο και από την άλλη πλευρά, μια ανεπαρκής ποσότητα από αυτά θα προκαλέσει την εμφάνιση υπερβολικού θετικού φορτίου. Αποδεικνύεται ότι οι χρεώσεις είναι διαχωρισμένες. Μη αντισταθμισμένες διαφορετικές χρεώσεις προκύπτουν υπό την επίδραση τουεξωτερικό πεδίο. Έτσι, επάγονται και ο αγωγός στο ηλεκτροστατικό πεδίο παραμένει χωρίς φορτίο.
Χρεώσεις χωρίς αποζημίωση
Η ηλεκτροδότηση, όταν τα φορτία ανακατανέμονται μεταξύ των μερών του σώματος, ονομάζεται ηλεκτροστατική επαγωγή. Τα μη αντισταθμισμένα ηλεκτρικά φορτία σχηματίζουν το σώμα τους, οι εσωτερικές και εξωτερικές εντάσεις είναι αντίθετες μεταξύ τους. Διαχωρίζοντας και στη συνέχεια συσσωρεύοντας σε αντίθετα μέρη του αγωγού, η ένταση του εσωτερικού πεδίου αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, γίνεται μηδέν. Στη συνέχεια, το υπόλοιπο χρεώσεων.
Σε αυτήν την περίπτωση, ολόκληρη η μη αντισταθμισμένη χρέωση είναι εκτός. Αυτό το γεγονός χρησιμοποιείται για την απόκτηση ηλεκτροστατικής προστασίας που προστατεύει τις συσκευές από την επίδραση των πεδίων. Τοποθετούνται σε πλέγματα ή γειωμένες μεταλλικές θήκες.
Διηλεκτρικά
Ουσίες χωρίς δωρεάν ηλεκτρικά φορτία υπό τυπικές συνθήκες (δηλαδή, όταν η θερμοκρασία δεν είναι ούτε πολύ υψηλή ούτε πολύ χαμηλή) ονομάζονται διηλεκτρικά. Τα σωματίδια σε αυτή την περίπτωση δεν μπορούν να κινηθούν γύρω από το σώμα και μετατοπίζονται ελαφρώς. Επομένως, εδώ συνδέονται ηλεκτρικά φορτία.
Τα διηλεκτρικά χωρίζονται σε ομάδες ανάλογα με τη μοριακή δομή. Τα μόρια των διηλεκτρικών της πρώτης ομάδας είναι ασύμμετρα. Αυτά περιλαμβάνουν το συνηθισμένο νερό, το νιτροβενζόλιο και το αλκοόλ. Τα θετικά και τα αρνητικά τους φορτία δεν ταιριάζουν. Λειτουργούν ως ηλεκτρικά δίπολα. Τέτοια μόρια θεωρούνται πολικά. Η ηλεκτρική τους ροπή είναι ίση με την τελικήτιμή υπό όλες τις διαφορετικές συνθήκες.
Η δεύτερη ομάδα αποτελείται από διηλεκτρικά, στα οποία τα μόρια έχουν συμμετρική δομή. Αυτά είναι η παραφίνη, το οξυγόνο, το άζωτο. Τα θετικά και αρνητικά φορτία έχουν παρόμοια σημασία. Αν δεν υπάρχει εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, τότε δεν υπάρχει ούτε ηλεκτρική ροπή. Αυτά είναι μη πολικά μόρια.
Τα αντίθετα φορτία σε μόρια σε ένα εξωτερικό πεδίο έχουν εκτοπίσει κέντρα που κατευθύνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Μετατρέπονται σε δίπολα και αποκτούν άλλη μια ηλεκτρική στιγμή.
Τα διηλεκτρικά της τρίτης ομάδας έχουν κρυσταλλική δομή ιόντων.
Αναρωτιέμαι πώς συμπεριφέρεται ένα δίπολο σε ένα εξωτερικό ομοιόμορφο πεδίο (εξάλλου είναι ένα μόριο που αποτελείται από μη πολικά και πολικά διηλεκτρικά).
Οποιοδήποτε διπολικό φορτίο είναι προικισμένο με μια δύναμη, καθένα από τα οποία έχει το ίδιο μέτρο, αλλά διαφορετική κατεύθυνση (αντίθετα). Σχηματίζονται δύο δυνάμεις που έχουν ροπή περιστροφής, υπό την επίδραση της οποίας το δίπολο τείνει να στραφεί με τέτοιο τρόπο ώστε η φορά των διανυσμάτων να συμπίπτει. Ως αποτέλεσμα, παίρνει την κατεύθυνση του εξωτερικού πεδίου.
Δεν υπάρχει εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο σε ένα μη πολικό διηλεκτρικό. Επομένως, τα μόρια στερούνται ηλεκτρικών ροπών. Σε ένα πολικό διηλεκτρικό, η θερμική κίνηση εμφανίζεται σε πλήρη διαταραχή. Εξαιτίας αυτού, οι ηλεκτρικές ροπές έχουν διαφορετική κατεύθυνση και το διανυσματικό άθροισμά τους είναι μηδέν. Δηλαδή, το διηλεκτρικό δεν έχει ηλεκτρική ροπή.
Διηλεκτρικό σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο
Ας τοποθετήσουμε ένα διηλεκτρικό σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο. Γνωρίζουμε ήδη ότι τα δίπολα είναι πολικά και μη μόρια.διηλεκτρικά που κατευθύνονται ανάλογα με το εξωτερικό πεδίο. Τα διανύσματά τους είναι ταξινομημένα. Τότε το άθροισμα των διανυσμάτων δεν είναι μηδέν και το διηλεκτρικό έχει ηλεκτρική ροπή. Μέσα σε αυτό υπάρχουν θετικά και αρνητικά φορτία, τα οποία αντισταθμίζονται αμοιβαία και είναι κοντά το ένα στο άλλο. Επομένως, το διηλεκτρικό δεν λαμβάνει χρέωση.
Οι απέναντι επιφάνειες έχουν μη αντισταθμισμένα φορτία πόλωσης που είναι ίσα, δηλαδή το διηλεκτρικό είναι πολωμένο.
Αν πάρετε ένα ιοντικό διηλεκτρικό και το τοποθετήσετε σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τότε το πλέγμα των κρυστάλλων ιόντων σε αυτό θα μετατοπιστεί ελαφρώς. Ως αποτέλεσμα, το διηλεκτρικό τύπου ιόντων θα λάβει ηλεκτρική ροπή.
Τα πολωτικά φορτία σχηματίζουν το δικό τους ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο έχει αντίθετη φορά με το εξωτερικό. Επομένως, η ένταση του ηλεκτροστατικού πεδίου, που σχηματίζεται από φορτία που τοποθετούνται σε ένα διηλεκτρικό, είναι μικρότερη από ό,τι στο κενό.
Explorer
Μια διαφορετική εικόνα θα αναπτυχθεί με τους αγωγούς. Εάν εισαχθούν αγωγοί ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο, θα προκύψει ένα βραχυπρόθεσμο ρεύμα, καθώς οι ηλεκτρικές δυνάμεις που δρουν σε ελεύθερα φορτία θα συμβάλουν στην εμφάνιση κίνησης. Αλλά όλοι γνωρίζουν επίσης τον νόμο της θερμοδυναμικής μη αναστρεψιμότητας, όταν οποιαδήποτε μακροδιεργασία σε ένα κλειστό σύστημα και κίνηση πρέπει τελικά να τελειώσει, και το σύστημα θα ισορροπήσει.
Ένας αγωγός σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο είναι ένα σώμα κατασκευασμένο από μέταλλο, όπου τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται ενάντια στις γραμμές δύναμης καιθα αρχίσει να συσσωρεύεται στα αριστερά. Ο αγωγός στα δεξιά θα χάσει ηλεκτρόνια και θα αποκτήσει θετικό φορτίο. Όταν τα φορτία διαχωριστούν, θα αποκτήσει το ηλεκτρικό του πεδίο. Αυτό ονομάζεται ηλεκτροστατική επαγωγή.
Μέσα στον αγωγό, η ένταση του ηλεκτροστατικού πεδίου είναι μηδέν, κάτι που είναι εύκολο να αποδειχθεί μετακινώντας από το αντίθετο.
Δυνατότητες συμπεριφοράς φόρτισης
Το φορτίο του αγωγού συσσωρεύεται στην επιφάνεια. Επιπλέον, κατανέμεται με τέτοιο τρόπο ώστε η πυκνότητα φορτίου να προσανατολίζεται στην καμπυλότητα της επιφάνειας. Εδώ θα είναι περισσότερα από ό,τι σε άλλα μέρη.
Οι αγωγοί και οι ημιαγωγοί έχουν τη μεγαλύτερη καμπυλότητα σε σημεία γωνίας, ακμές και στρογγυλοποιήσεις. Υπάρχει επίσης υψηλή πυκνότητα φόρτισης. Μαζί με την αύξησή του, αυξάνεται και η ένταση κοντά. Επομένως, εδώ δημιουργείται ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Εμφανίζεται ένα φορτίο κορώνας, προκαλώντας τη ροή φορτίων από τον αγωγό.
Αν θεωρήσουμε έναν αγωγό σε ηλεκτροστατικό πεδίο, από τον οποίο αφαιρείται το εσωτερικό τμήμα, θα βρεθεί μια κοιλότητα. Τίποτα δεν θα αλλάξει από αυτό, γιατί το πεδίο δεν ήταν, και δεν θα είναι. Εξάλλου, απουσιάζει εξ ορισμού στην κοιλότητα.
Συμπέρασμα
Εξετάσαμε τους αγωγούς και τα διηλεκτρικά. Τώρα μπορείτε να κατανοήσετε τις διαφορές τους και τα χαρακτηριστικά της εκδήλωσης ιδιοτήτων σε παρόμοιες συνθήκες. Έτσι, σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, συμπεριφέρονται αρκετά διαφορετικά.
