Электростатическая защита

ПРОВОДНИКИ В  ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Электростатическое поле - эл.поле, образованное неподвижными электрическими зарядами. 
 
Свободные электроны - электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника ( в основном в металлах) под действием эл. поля; 
Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику;

 
 
- участвуют в тепловом движении  и могут свободно перемещаться  по всему проводнику. 
 
Электростатическое поле внутри проводника 
- внутри проводника электростатического поля нет ( Е = 0 ), что справедливо для заряженного проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле.  
 
Почему? - т.к. существует явление электростатической индукции, т.е.  
явление разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле ( Евнешнее) с образованием нового электростатического поля ( Евнутр.) внутри проводника.

 
 
 
Внутри проводника оба поля ( Евнешн. и Евнутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри проводника 
Е = 0. 
Заряды можно разделить:

 
 
Электростатическая защита

 
 
- металл. экран, внутри которого Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на поверхности проводника. 
 
Электрический заряд проводников 
- весь статический заряд проводника расположен на его поверхности, внутри проводника q = 0; 
- справедливо для заряженных и незаряженных проводников в эл.поле. 
Линии напряженности эл.поля в любой точке поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

ДИЭЛЕКТРИКИ В  ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Внутри диэлектрика  может существовать электрическое  поле!

Электрические свойства нейтральных атомов и молекул: 
 
Нейтральный атом -положительный заряд ( ядро) сосредоточен в центре; 
- отрицательный заряд - электронная оболочка;  
считается, что из-за большой скорости движения электронов по орбитам центр распределения отрицательного заряда совпадает с центром атома. 
 
Молекула - чаще всего - это система ионов с зарядами противоположных знаков , 
т.к. внешние электроны слабо связаны с ядрами и могут переходить к другим атомам. 
 
Электрический диполь - молекула, в целом нейтральная , но центры распределения 
противоположных по знаку зарядов разнесены; рассматривается, как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, 
находящихся внутри молекулы на некотором расстоянии друг от друга. 
 
Существуют 2 вида диэлектриков ( различаются строением молекул) : 
 
1) полярные - молекулы, у которых центры положительного и отрицательного зарядов 
не совпадают ( спирты, вода и др.);

 
2) неполярные - атомы и молекулы, у которых центры распределения зарядов совпадают (инертные газы, кислород, водород, полиэтилен и др.).

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

- смещение положительного  и отрицательного зарядов в  противоположные стороны, т.е.ориентация молекул.

Поляризация полярных диэлектриков 
 
Диэлектрик вне эл.поля - в результате теплового движения электрические диполи ориентированы беспорядочно на поверхности и внутри диэлектрика. 
q = 0 и Eвнутр = 0 
 
Диэлектрик в однородном эл.поле - на диполи действуют силы, создают моменты сил и поворачивают диполи вдоль силовых линий эл.поля.

 
 
НО ориентация диполей - только частичная, т.к. мешает тепловое движение. 
На поверхности диэлектрика возникают связанные заряды, а внутри диэлектрика заряды диполей компенсируют друг друга. 
Таким образом, средний связанный заряд диэлектрика = 0. 
 
Поляризация неполярных диэлектриков - тоже поляризуются в эл.поле: положительные и отрицательные заряды молекул смещаются,

 
 
центры распределения зарядов  перестают совпадать (как диполи), на поверхности диэлектрика возникает  связанный заряд, а внутри эл.поле лишь ослабляется.

 
Ослабление поля зависит от свойств  диэлектрика.

Электростатическая  защита — помещение приборов, чувствительных к электрическому полю, внутрь замкнутой проводящей оболочки для экранирования от внешнего электрического поля.

Это явление  связано с тем, что на поверхности  проводника (заряженного или незаряженного), помещённого во внешнее электрическое  поле, заряды перераспределяются так (явление электрической индукции), что создаваемое ими внутри проводника поле полностью компенсирует внешнее.