Разпределението на заряд на повърхността на проводника

В случай на разпределение на равновесие на таксите на проводника са разпределени в тънък повърхностен слой. Например, ако на проводника да информира отрицателен заряд, а след това, тъй като сили на отблъскване на елементите на тази такса, те разпръсне върху цялата повърхност на проводника.

Изследване с помощта на тест плака

С цел да се експериментално разследва обвиненията на външната повърхност на проводника се разпространява с помощта на така наречения тест плоча. Тази плоча е толкова малка, че е в контакт с проводника може да се разглежда като част от повърхността на проводника. Ако този номер, за да се упражни зареден проводник, част от таксата ($ \ триъгълник р $) се отваря и размера на тази такса е равна на таксата, която беше на повърхността на проводника табелата на равни квадрати ($ \ триъгълник S $).

Тогава стойността на която е равна на:

Тя се нарича разпределение плътност повърхностен заряд в даден момент.

Разтоварване чрез електромер тест плоча може да се съди за степента на повърхностната плътност заплащане. Например, ако ви таксува на проводящ топката, можете да видите по-горе метод е, че плътността такса равновесната повърхност на топката е един и същ във всички точки. Това означава, че таксата върху повърхността на сферата се разпределя равномерно. При по-сложни форми проводници такса разпределение по-трудно.

Плътността на повърхността на проводника

Повърхността на всеки проводник е равнопотенциален, но като цяло, плътността на разпределение на товара може да бъде много по-различна в различни точки. Плътността на разпределение повърхностен заряд зависи от кривината на повърхността. Секцията е посветена на описващ състоянието на проводниците в електростатично поле, ние сме създали, че напрегнатостта на полето в близост до повърхността на проводника е перпендикулярна на повърхността на проводника във всяка точка и е равна на по модул:

където $ _0 $ - електрическа константа, $ \ varepsilon $ - диелектрична константа на средата. Ето защо,

\ [\ Sigma = Е \ varepsilon _0 \ \ наляво (3 \ дясно). \]

Колкото по-голяма кривината, толкова по-голям интензитет на полето. Ето защо, особено големи прогнози за плътността на заряда. Близо депресиите в проводника еквипотенциални повърхности са по-малко. Следователно, напрегнатостта на полето и плътността на заряда в тези области по-малко. Зарядната плътност при набор потенциал на проводника, се определя от кривината на повърхността. Той се увеличава с излишните килограми и намалява с увеличаване на вдлъбнатина. Особено голяма плътност заряд по върховете на проводници. По този начин, интензивността на полето на върха може да бъде толкова голям, че може да се случи йонизация на молекулите на газа, който обгражда проводника. обратен знак на заряда на газови йони (спрямо проводника на зареждане) са привлечени към проводника, заряда се неутрализира. Йоните на същия знак са отблъснати от проводник "изтегляне" за неутрални газови молекули. Това явление се нарича електрически вятър. Charge проводник се намалява в резултат на процеса на неутрализация, това е така, сякаш се стичаше от върха. Това явление се нарича изтичане на такса от върха.

Казахме, че когато правим проводник в електрическо поле, там е подразделение на положителни заряди (ядра) и отрицателния (електрони). Това явление се нарича електростатична индукция. Таксите, които се появяват в резултат на това, наречена предизвикани. Предизвикано заряд създава допълнителна електрическо поле.

такси поле индуцирано насочени към противоположната посока на външното поле. Ето защо, такси, които се натрупват върху проводника, отслабват външното поле.

Charge преразпределение е, докато не бъдат направени обвиненията за условията за равновесие на проводници. Такива като изчезване поле навсякъде перпендикулярна в проводника и интензитет на вектора на зарежда проводник повърхност. Ако има кухина в проводника, а след това за разпределение на равновесието на полето, предизвикана такса в кухината е равна на нула. Това явление се основава защита ESD. Ако някой иска да предпази устройството от външни полета, той е заобиколен от проводящ екран. В такъв случай, външното поле е компенсирана в рамките на екрана се появява на повърхността на индуцираните заряди. Това не е задължително да бъде твърд, но под формата на гъста мрежа.

Настройка: Плавно дълго резба, се зарежда с линейна плътност на $ \ тау $, е перпендикулярна на безкраен провеждане равнина. Разстоянието от спиралата на равнината $ л $ на. Ако конецът да продължи да се пресичат с равнината, в пресечната точка А. получаване на производител в зависимост формула повърхност плътност $ \ сигма \ наляво (R \ дясно) \ $ разходи, предизвикани от равнината на разстоянието до точка А.

Помислете точка Б в самолета. Плавно дълго зарежда тел в точка Б създава електростатично поле, областта е в проводима равнина в равнината, образувана индуцирани такси, което от своя страна създава поле, което отслабва външната област спиралата. Нормалната компонент на поле равнина (индуцирани такси) в точка В ще бъде равна на нормална компонента на прежда поле в същата точка, ако системата е в равновесие. Изолирайте от прежда начално зареждане ($ DQ = \ тау DX, \, където \ парче \ конец \ $ \-елементарен DX), намираме смисъл в напрежение, създадено от тази такса ($ де $):

Намираме нормален компонент на член сила нишки поле в точка Б:

където $ защото \ алфа $ изрази като:

Ние изразяваме разстоянието долара на $ от питагорова теорема като:

Заместването (1.3) и (1.4) до (1.2), ние получаваме:

Ние намираме на интеграл от (1.5), където границите на интеграция от $ л \ (разстояние \ до \ следващия край \ конец \ на \ самолет \) \ до \ \ infty $:

От друга страна, ние знаем, че областта на равномерно заредена равнина е:

Приравняването (1.6) и (1.7), се експресира плътността на повърхностен заряд:

Задача: Изчислете плътността на заряда на повърхността, която се създава около земната повърхност, ако силата поле на Земята е 200 $ \ \ Фрак $.

Ние приемаме, че диелектрична проводимост на въздуха $ \ varepsilon = 1 $, като във вакуум. Като основа за решаването на проблема ще се формулата за изчисляване на интензитета на зареден проводник:

Нека изразим плътността на повърхностен заряд, получаваме:

където диелектрична константа, ни е известна и е равна на SI $ _0 = 8,85 \ cdot ^ \ Фрак. $

A: повърхностната плътност на разпределението на повърхностен заряд на Земята е равно на $ 1,77 \ cdot ^ \ Фрак $.

Разберете на разходите за писмен труд по поръчка

Други изделия

Извършване на всички видове работи по физика

Ние сме отворени в делнични дни от 10:00 до 20:00 часа