Номер 4, страница 40, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Чему равна напряженность электрического поля внутри проводника в случаях, когда он:

а) заряжен;

б) не заряжен, но находится во внешнем электрическом поле?

а) В состоянии электростатического равновесия, которое устанавливается в проводнике очень быстро, все избыточные заряды (которыми зарядили проводник) перераспределяются и скапливаются только на его внешней поверхности. Это происходит из-за сил взаимного отталкивания одноименных зарядов, которые заставляют их расположиться как можно дальше друг от друга.

Внутри же самого проводника свободных избыточных зарядов не остается. Согласно следствию из теоремы Гаусса для электростатического поля, если внутри некоторой замкнутой поверхности нет зарядов, то и напряженность поля в любой точке внутри этой поверхности равна нулю. Если бы напряженность поля внутри проводника была не равна нулю ($E \neq 0$), то на свободные носители заряда (электроны) действовала бы электрическая сила $F = qE$, заставляя их упорядоченно двигаться. Такое движение являлось бы электрическим током, что противоречит условию электростатического равновесия (неподвижности зарядов). Следовательно, поле внутри должно быть равно нулю.

Ответ: Напряженность электрического поля внутри заряженного проводника в состоянии равновесия равна нулю ($E=0$).

б) Когда незаряженный проводник помещают во внешнее электрическое поле ($\vec{E}_{внешн}$), его свободные заряды (электроны) приходят в движение. Под действием сил внешнего поля отрицательные заряды (электроны) смещаются против направления вектора напряженности поля, а положительные заряды (ионы кристаллической решетки) остаются на своих местах, создавая избыточный положительный заряд на противоположной стороне. Этот процесс называется электростатической индукцией.

В результате на поверхностях проводника появляются индуцированные заряды, которые создают собственное внутреннее электрическое поле ($\vec{E}_{внутр}$), направленное навстречу внешнему полю. Перераспределение зарядов продолжается до тех пор, пока напряженность внутреннего поля не станет равной по модулю и противоположной по направлению напряженности внешнего поля. В результате результирующее поле внутри проводника, которое является векторной суммой внешнего и внутреннего полей, становится равным нулю: $\vec{E} = \vec{E}_{внешн} + \vec{E}_{внутр} = 0$. Это явление также известно как электростатическое экранирование.

Ответ: Напряженность электрического поля внутри незаряженного проводника, находящегося во внешнем электрическом поле, равна нулю ($E=0$).