Question

Свойства электрического поля внутри и вне проводника с током

Answer 1

Поле у поверхности проводника.

Напряженность электрического поля у поверхности проводника связана с поверхностной плотностью заряда на поверхности проводника. Это легко установить с помощью теоремы Гаусса.

Если поместить металлический проводник во внешнее электростатическое поле или сообщить ему заряд, то под действием электрического поля будет наблюдаться перемещение электрических зарядов до тех пор, пока не установится такое распределение зарядов, при котором поле во всех точках проводника обратится в нуль. При этом избыточных зарядов внутри проводника не будет, что следует из теоремы Гаусса. Избыточные заряды появляются только на поверхности проводника в очень тонком поверхностном слое с некоторой плотностью, различной в разных точках поверхности. Из равенства нулю поля внутри проводника следует, что любой проводник в электростатическом поле представляет эквипотенциальный объем и его поверхность является эквипотенциальной.

Answer 2

Электрическое поле внутри и вне проводника с током имеет различные свойства, которые можно объяснить с помощью законов электромагнетизма и поведения зарядов в материалах.

1. Внутри проводника с током:

• Электрическое поле внутри идеального проводника равно нулю. Это объясняется тем, что в идеальном проводнике свободные заряды (например, электроны в металлах) могут свободно перемещаться и перераспределяться под действием внешнего электрического поля. В результате эти заряды под действием поля начинают двигаться, создавая электрический ток. В процессе их движения они также создают противоположное поле, которое компенсирует внешнее поле, и в итоге внутреннее поле становится равным нулю.

• Распределение тока внутри проводника однородно. Это означает, что внутри проводника плотность тока (ток на единицу площади) постоянна.

2. Вне проводника с током:

• Вне проводника с током электрическое поле существует и имеет направление от проводника. Это поле обусловлено движением свободных зарядов внутри проводника. Чем ближе к проводнику, тем интенсивнее поле.

• На поверхности проводника поле перпендикулярно поверхности. В точках рядом с поверхностью проводника можно обнаружить значительное электрическое поле.

• Сила электрического поля вне проводника зависит от формы проводника, его размеров и тока, текущего через проводник.

Важно отметить, что эти свойства рассматриваются в контексте стационарного состояния. В реальных условиях, особенно при наличии изменяющихся токов, поля могут быть более сложными и зависеть от времени.