Проводници и диелектрици в електрично поле. Поляризация
В проводниците има свободни заряди, които в електрично поле се преразпределят, докато полето вътре стане нула. Това е електростатичната индукция и на нея се дължи действието на клетката на Фарадей. Зарядът на проводника се събира по повърхността му, най-много по острите върхове. В диелектриците няма свободни заряди, но свързаните заряди в молекулите се изместват и диелектрикът се поляризира, затова полето в него намалява ε пъти.
Какво да запомним
- Вътре в проводник в равновесие E = 0.
- Електростатична индукция: разделяне на зарядите в проводник под действие на външно поле.
- Клетката на Фарадей (метална обвивка) пази уредите от външни полета.
- Поляризация: подреждане на свързаните заряди в диелектрика.
- В диелектрик интензитетът е ε пъти по-малък, отколкото във вакуум.
Пример
Наелектризиран гребен привлича малки парченца хартия: те се поляризират и по-близката им страна получава противоположен заряд.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Какъв е интензитетът на електростатичното поле вътре в проводник в равновесие?
- Максимален
- Равен на външния
- Зависи от формата на проводника
- Нула
Отговор: Нула
Свободните заряди се преразпределят, докато полето вътре стане нула.
Как се нарича метална обвивка, която предпазва уредите вътре от външни електрични полета?
- Лайденска стъкленица
- Генератор на Ван де Граф
- Галваничен елемент
- Клетка на Фарадей
Отговор: Клетка на Фарадей
Полето вътре в затворена метална обвивка е нула.
Какво е поляризация на диелектрик?
- Преместване на свободни електрони към повърхността
- Подреждане на свързаните заряди на молекулите под действие на полето
- Превръщане на диелектрика в проводник
- Загуба на заряда на молекулите
Отговор: Подреждане (изместване) на свързаните заряди
В диелектрика няма свободни заряди; молекулите се ориентират или деформират като диполи.
Как се изменя интензитетът на полето на заряд, ако той е в диелектрик с проницаемост ε вместо във вакуум?
- Увеличава се ε пъти
- Не се изменя
- Намалява ε пъти
- Става нула
Отговор: Намалява ε пъти
Поляризираният диелектрик създава поле, противоположно на външното, и го отслабва ε пъти.
Положително заредена пръчка се приближава до незаредена метална сфера, без да я докосва. Какво се случва?
- Сферата се привлича, защото близката ѝ страна се зарежда отрицателно
- Сферата се отблъсква
- Нищо, защото сферата е незаредена
- Цялата сфера се зарежда положително
Отговор: Сферата се привлича (електростатична индукция)
Електроните се събират откъм пръчката; привличането на близките заряди е по-силно от отблъскването на далечните.
Кое от изброените вещества е диелектрик?
- медта
- алуминият
- графитът
- стъклото
Отговор: стъклото
В стъклото почти няма свободни заряди, затова то е изолатор.
Защо при гръмотевична буря е сравнително безопасно в кола с метална каросерия?
- металната каросерия действа като клетка на Фарадей
- гумите изолират колата от земята
- стъклата отблъскват мълнията
- колата е по-ниска от дърветата
Отговор: металната каросерия действа като клетка на Фарадей
Зарядите остават по външната метална обвивка, а вътре полето е практически нула.
Къде се натрупва най-много заряд по повърхността на зареден проводник?
- по вдлъбнатините
- по плоските части
- по острите върхове
- разпределя се равномерно
Отговор: по острите върхове
На острите места повърхностната плътност на заряда и интензитетът са най-големи.
Метална сфера с радиус 10 cm има заряд 2 nC. Какъв е интензитетът на полето в центъра ѝ?
- 1800 N/C
- 180 N/C
- 3600 N/C
- 0
Отговор: 0
Вътре в проводник в равновесие интензитетът на електростатичното поле е нула.
Незаредена метална пръчка е внесена в електрично поле и докато е там, се разделя на две половини. Какви заряди имат половините след изваждането им от полето?
- и двете са положителни
- равни по големина и противоположни по знак
- и двете са незаредени
- и двете са отрицателни
Отговор: равни по големина и противоположни по знак
Полето разделя свободните заряди в пръчката, а разделянето ги запазва в половините.
Кое от изброените вещества е проводник?
- Стъклото
- Гумата
- Медта
- Порцеланът
Отговор: Медта
Металите, като медта, имат свободни електрони.
Какво имат проводниците, което липсва в диелектриците?
- Атоми
- Молекули
- Свободни заряди
- Маса
Отговор: Свободни заряди
В проводниците има свободни заряди, а в диелектриците зарядите са свързани.
Защо наелектризиран гребен привлича парченца хартия?
- Хартията се поляризира
- Хартията е магнитна
- Гребенът е магнит
- Хартията е предварително заредена
Отговор: Хартията се поляризира
По-близката страна на хартията получава противоположен заряд и се привлича по-силно.
Заредена пръчка докосва незаредена метална сфера. Какъв заряд получава сферата?
- С противоположен знак
- Нулев заряд
- Двоен заряд
- Със знака на пръчката
Отговор: Със знака на пръчката
При допир част от заряда преминава върху сферата, затова тя е със същия знак.
Защо водата (ε = 81) разтваря добре много соли?
- Голяма плътност
- Голяма диелектрична проницаемост
- Висока температура на кипене
- Висока топлопроводност
Отговор: Голяма диелектрична проницаемост
Водата отслабва около 81 пъти привличането между йоните и кристалът се разпада.