Номер 6, 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 - номер 6, страница 325.

Условие.

6. Опишите принцип электростатической защиты и расскажите об её использовании.

Решение.

Принцип электростатической защиты

Принцип электростатической защиты основан на явлении электростатической индукции в проводниках. Если полый замкнутый проводник поместить во внешнее электростатическое поле, то свободные электрические заряды (электроны) внутри проводника придут в движение. Под действием сил внешнего поля они переместятся и перераспределятся по поверхности проводника таким образом, что на одной стороне поверхности скопится избыточный отрицательный заряд, а на противоположной — избыточный положительный.

Эти индуцированные заряды создают своё собственное электрическое поле $\vec{E}_{ind}$, которое направлено противоположно внешнему полю $\vec{E}_{ext}$ и полностью его компенсирует внутри проводника. В результате напряжённость суммарного электрического поля внутри самого проводника и в любой точке полости внутри него становится равной нулю:

$\vec{E}_{net} = \vec{E}_{ext} + \vec{E}_{ind} = 0$

Таким образом, пространство внутри проводящей оболочки оказывается полностью экранированным (защищённым) от внешних электростатических полей. Этот эффект также известен как «клетка Фарадея».

Использование электростатической защиты

Электростатическая защита находит широкое применение для защиты чувствительных к электрическому полю объектов, приборов и людей. Например, металлические корпуса электронных устройств (компьютеров, мобильных телефонов) защищают их внутренние микросхемы от внешних электростатических полей и помех. Для защиты сигналов, передаваемых по кабелю, используется экранирующая металлическая оплётка (например, в коаксиальных телевизионных кабелях). Кузов автомобиля или фюзеляж самолёта представляет собой клетку Фарадея и защищает пассажиров от удара молнии, так как ток протекает по внешней металлической поверхности. В научных лабораториях и медицинских учреждениях создают специальные экранированные комнаты для проведения высокоточных измерений (например, электроэнцефалографии), исключающих влияние внешних электромагнитных полей. Металлическая сетка на дверце микроволновой печи также является клеткой Фарадея, которая не позволяет микроволновому излучению выходить наружу.

Ответ: Принцип электростатической защиты заключается в экранировании области пространства от внешнего электростатического поля с помощью проводящей оболочки. Это происходит из-за явления электростатической индукции: свободные заряды в проводнике перераспределяются, создавая внутреннее поле, которое полностью компенсирует внешнее поле внутри оболочки. В результате, поле внутри полости проводника равно нулю. Это явление используется для защиты чувствительной аппаратуры (корпуса приборов), кабелей (экранирующая оплётка), людей (кузов автомобиля при ударе молнии, защитные костюмы) и для создания «чистых» от помех зон для научных экспериментов.