Проводникии диэлектрики.
Проводники — вещества, со свободными электрическими зарядами, способными направленно перемещаться под воздействием внешнего электрического поля. Такими особенностями обладают:
металлы и их расплавы;
природный углерод (каменный уголь, графит);
электролиты — растворы солей, кислот и щелочей;
ионизированный газ (плазма).
Главное свойство материалов: свободные заряды — электроны у твёрдых проводников и ионы у растворов и расплавов, перемещаясь по всему объёму проводника проводят электрический ток.
Проводники первого рода.
Существуют два рода проводников. Проводниками -первого рода, в которых возможно перемещение только электронов, являются металлы. В металлических проводниках электроны, расположенные на внешних орбитах атомов, сравнительно слабо связаны с их ядрами, отчего часть электронов, оторвавшихся от своих ядер, перемещается между атомами, переходя из сферы действия одного ядра в сферу действия другого и заполняя пространство между ними наподобие газа. Эти электроны -принято называть свободными электронами или электронами проводимости. Свободные электроны находятся в состоянии беспорядочного (теплового) движения в отличие от положительно заряженных ионов металла, составляющих остов проводника, обладающих весьма малой подвижностью и совершающих лишь небольшие колебания около своего среднего положения.
Проводники второго рода
В проводниках второго рода, называемых электролитами (водные растворы кислот, солей, щелочей и оснований), под действием растворителя молекулы вещества распадаются на отрицательные и положительные ионы, которые подобно электронам в металлических проводниках могут перемещаться по всему объему проводника.
Диэлектрики
Вещества, число свободных электронов в которых ничтожно мало, называются непроводниками (диэлектриками или изоляторами).
К ним относятся газы, часть жидких тел (минеральные масла, лаки) и почти все твердые тела, за исключением металлов и угля.
Свойства диэлектрических материалов противоположны проводникам электричества. Диэлектрики (изоляторы) — состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не имеют способности к перемещению заряженных частиц под воздействием электрического поля. Диэлектрики в электрическом поле накапливают на поверхности нескомпенсированные заряды. Они образуют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, происходит поляризация диэлектрика.
В результате поляризации, заряды на поверхности диэлектрика стремятся уменьшить электрическое поле. Это свойство электроизоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.
Силы, действующие на заряд в диэлектрике
Если в электрическое поле в вакууме внести заряженное тело столь малых размеров, что внешнее поле в пределах тела можно считать однородным, то на тело будет действовать сила.
Чтобы заряженное тело поместить в поле, созданное в диэлектрике, в последнем нужно сделать полость. В жидком или газообразном диэлектрике такую полость образует само тело, вытесняя диэлектрик из занимаемого им объема. Поле внутри полости будет отлично от поля Е в сплошном диэлектрике. Таким образом, силу, действующую на помещенное в полость заряженное тело, нельзя вычислять как произведение заряда q на напряженность поля Е, существовавшую в диэлектрике до внесения в него тела.
Вычисляя силу, действующую на заряженное тело в жидком или газообразном диэлектрике, нужно учитывать еще одно обстоятельство На границе с телом в диэлектрике возникают механические натяжения, что приводит к появлению дополнительной механической силы F действующей на тело.
Таким образом, сила, действующая на заряженное тело в диэлектрике, вообще говоря, не может быть определена , и задача ее вычисления обычно бывает весьма сложной. Для жидкого и газообразного диэлектрика вычисления дают любопытный результат.
