Ориентация зарядов

Если  поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться. Перемещение зарядов продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Это происходит в течение очень короткого времени.

Отсутствие поля внутри проводника означает, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен (φ-const), т.е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной. Отсюда следует, что вектор напряженности поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали к каждой точке его поверхности. Гели бы это было не так. то под действием касательной составляющей Е заряды начали бы по поверхности про водника перемещаться, что, в свою очередь, противоречило бы равновесному распределению зарядов.

Если проводнику сообщить некоторый заряд Q, то некомпенсированные заряды располагаются только на поверхности проводника. Напряженность электростатического поля на поверхности проводника определяется поверхностной плотностью зарядов.

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные - по полю, отрицательные - против поля, что показано на рисунке ниже

На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом - избыток отрицательного. Эти заряды называются индуцированными.

Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника перпендикулярными его поверхности. Что показано на рисунке ниже

Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией индуцированные заряды появляются на проводнике вследствие смещения их под действием поля.

Так как в состоянии равновесия внутри проводника заряды отсутствуют, то создание внутри него полости не повлияет на конфигурацию расположения зарядов и тем самым на электростатическое поле. Следовательно, внутри полости поле будет отсутствовать. Если теперь этот проводник с полостью заземлить, то потенциал во всех точках полости будет нулевым, т.е полость полностью изолирована от влияния внешних электростатических полей. На этом основана электростатическая защита - экранирование тел, например, измерительных приборов, от влияния внешних электростатических полей.