Номер 2, страница 88 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава II. Электростатика. Параграф 14. Защита от электрического поля - номер 2, страница 88.

Условие.

2. Почему внутри металлического проводника, находящегося во внешнем электрическом поле, напряжённость электрического поля равна нулю?

Решение.

2. Это явление объясняется свойствами металлов как проводников и процессом электростатической индукции.

В металлах присутствует большое количество свободных носителей заряда — электронов, которые могут перемещаться по всему объёму проводника. Когда металлический проводник помещают во внешнее электрическое поле с напряженностью $\vec{E}_{внеш}$, на эти свободные электроны начинает действовать электрическая сила $\vec{F} = q\vec{E}_{внеш}$.

Так как заряд электрона ($q = -e$) отрицателен, сила, действующая на них, направлена в сторону, противоположную вектору напряженности внешнего поля. Под действием этой силы свободные электроны смещаются. Они скапливаются на одной стороне проводника, создавая там избыточный отрицательный заряд. Соответственно, на противоположной стороне проводника образуется недостаток электронов, что эквивалентно появлению избыточного положительного заряда (положительные ионы кристаллической решётки).

Такое перераспределение зарядов под действием внешнего поля называется электростатической индукцией. Появившиеся на поверхностях проводника индуцированные заряды создают своё собственное электрическое поле, направленное от положительных зарядов к отрицательным. Напряженность этого внутреннего поля, $\vec{E}_{внутр}$, направлена противоположно вектору напряженности внешнего поля $\vec{E}_{внеш}$.

Процесс перемещения зарядов продолжается до тех пор, пока созданное ими внутреннее поле $\vec{E}_{внутр}$ не скомпенсирует полностью внешнее поле $\vec{E}_{внеш}$ во всех точках внутри проводника. Когда достигается это состояние равновесия, результирующая напряженность электрического поля внутри проводника становится равной нулю:

$\vec{E}_{рез} = \vec{E}_{внеш} + \vec{E}_{внутр} = 0$

Как только результирующее поле становится равным нулю, сила, действующая на свободные заряды, также становится равной нулю, и их направленное движение прекращается. Наступает состояние электростатического равновесия.

Ответ: Напряженность электрического поля внутри металлического проводника во внешнем поле равна нулю, потому что свободные заряды в проводнике перераспределяются, создавая собственное внутреннее поле, которое полностью компенсирует (уравновешивает) внешнее поле внутри проводника.