Распределение заряда в проводнике

Средний рейтинг
Еще нет оценок

Распределение заряда в проводнике

В проводнике свободные заряды, известные как электроны, могут свободно перемещаться по всему материалу. Когда проводник электрически заряжается, эти электроны перераспределяются по его поверхности таким образом, чтобы:

* Общий заряд проводника был равен приложенному заряду.
* Электрическое поле внутри проводника было равно нулю.

Принцип распределения заряда в проводнике

Распределение заряда в проводнике подчиняется принципу, известному как принцип электронейтральности , который гласит, что:

Алгебраическая сумма всех зарядов внутри замкнутой поверхности, полностью находящейся внутри проводника, равна нулю.

Это означает, что в любой точке внутри проводника положительные заряды (обычно ядра атомов) уравновешиваются отрицательными зарядами (электронами).

Поверхностный заряд

Когда проводник заряжается, избыточные электроны отталкиваются друг от друга и распределяются по поверхности проводника. Эта концентрация зарядов на поверхности известна как поверхностный заряд .

Поверхностный заряд создает электрическое поле вне проводника, но внутри проводника электрическое поле будет равно нулю, потому что положительные и отрицательные заряды уравновешиваются.

Плотность заряда

Плотность заряда на поверхности проводника определяется как заряд на единицу площади поверхности:

«`
σ = Q / A
«`

где:

* σ — поверхностная плотность заряда (в Кулонах на квадратный метр)
* Q — поверхностный заряд (в Кулонах)
* A — площадь поверхности (в квадратных метрах)

Плотность заряда на поверхности проводника равномерна и не зависит от формы или размера проводника.

Форма проводника

Форма проводника влияет на распределение заряда на его поверхности. Например, на проводнике с острыми углами или краями поверхностная плотность заряда выше, чем на гладких поверхностях. Это связано с тем, что острия и края обладают большей кривизной, что приводит к более высокой концентрации зарядов.