Групповое задание, страница 325 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 8. Свойства электрического поля. Параграф 39. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле - страница 325.

Условие.

Групповое задание

Разделитесь на две группы. Представитель первой группы рассказывает кратко о каком-либо свойстве проводников, помещаемых в электрическое поле, а представитель другой группы — о свойстве диэлектриков, помещаемых в электрическое поле. Проигрывает та группа, представитель которой не смог в течение 30 секунд выполнить своё задание.

Решение.

Ниже представлены возможные ответы представителей двух групп, описывающие свойства проводников и диэлектриков в электрическом поле, согласно условию задания.

Представитель первой группы (Проводники)

Когда проводник помещают во внешнее электростатическое поле, происходит явление электростатической индукции. Свободные заряды в проводнике (электроны в металлах) приходят в движение: отрицательные заряды смещаются против направления вектора напряженности поля $ \vec{E}_0 $, а на противоположной стороне проводника возникает избыток положительных зарядов. Это перераспределение зарядов создает внутри проводника собственное электрическое поле $ \vec{E}' $, направленное против внешнего поля. В состоянии равновесия это внутреннее поле полностью компенсирует внешнее, поэтому напряженность результирующего электрического поля внутри проводника равна нулю ($ \vec{E}_{внутр} = \vec{E}_0 + \vec{E}' = 0 $). Как следствие, весь объем проводника имеет одинаковый потенциал, то есть является эквипотенциальным, а его поверхность — эквипотенциальной поверхностью. Силовые линии внешнего поля всегда перпендикулярны поверхности проводника. Любой избыточный заряд, сообщенный проводнику, располагается только на его внешней поверхности. Это свойство используется для электростатической защиты (экранирования) — полость внутри проводника защищена от внешних электрических полей.

Ответ: В электрическом поле свободные заряды в проводнике перераспределяются так, что поле внутри проводника становится равным нулю, а его поверхность — эквипотенциальной.

Представитель второй группы (Диэлектрики)

В диэлектриках, в отличие от проводников, нет свободных зарядов. Однако при внесении во внешнее электрическое поле $ \vec{E}_0 $ происходит их поляризация. Если диэлектрик состоит из полярных молекул (имеющих собственный дипольный момент), то поле ориентирует их преимущественно в одном направлении. Если молекулы неполярные, то поле индуцирует в них дипольные моменты, деформируя электронные оболочки. В обоих случаях диэлектрик приобретает суммарный дипольный момент. Поляризация приводит к появлению на поверхностях диэлектрика связанных зарядов, которые создают внутреннее электрическое поле $ \vec{E}' $, направленное против внешнего. Это внутреннее поле ослабляет внешнее поле внутри диэлектрика, но не компенсирует его полностью. Результирующее поле внутри диэлектрика $ \vec{E} = \vec{E}_0 + \vec{E}' $ отлично от нуля, но меньше внешнего поля по модулю: $ E = \frac{E_0}{\epsilon} $, где $ \epsilon $ — диэлектрическая проницаемость вещества, всегда большая единицы.

Ответ: В электрическом поле диэлектрик поляризуется, в результате чего внешнее электрическое поле внутри него ослабляется.