Номер 3, страница 100 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

3. Объясните, почему поле, созданное этими зарядами внутри проводника, направлено противоположно внешнему полю.

3. Когда проводник помещается во внешнее однородное электрическое поле с напряженностью $\vec{E}_{внеш}$, на свободные носители заряда внутри него начинает действовать электрическая сила. В металлах такими носителями являются свободные электроны, обладающие отрицательным зарядом $q = -e$.

Согласно определению электрической силы, она равна $\vec{F} = q\vec{E}$. Для электрона во внешнем поле это будет $\vec{F} = -e\vec{E}_{внеш}$. Знак "минус" в формуле указывает на то, что сила, действующая на электроны, направлена в сторону, противоположную вектору напряженности внешнего поля $\vec{E}_{внеш}$.

Под действием этой силы свободные электроны начинают упорядоченное движение (дрейф) против направления внешнего поля. В результате этого процесса на одной стороне проводника, куда сместились электроны, накапливается избыточный отрицательный заряд. На противоположной стороне, которую электроны покинули, возникает недостаток электронов, что приводит к появлению нескомпенсированного положительного заряда ионов кристаллической решетки.

Эти разделившиеся на поверхности проводника заряды называют индуцированными. Они создают внутри проводника собственное (внутреннее) электрическое поле с напряженностью $\vec{E}_{внутр}$. По определению, линии напряженности электрического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Следовательно, вектор $\vec{E}_{внутр}$ направлен от положительно заряженной стороны проводника к отрицательно заряженной.

Поскольку отрицательные заряды (электроны) сместились против внешнего поля, а положительные остались на противоположной стороне, то направление внутреннего поля $\vec{E}_{внутр}$ (от "+" к "-") оказывается прямо противоположным направлению внешнего поля $\vec{E}_{внеш}$.

Перераспределение зарядов продолжается до тех пор, пока напряженность результирующего поля внутри проводника не станет равной нулю (состояние электростатического равновесия). В этом состоянии внутреннее поле полностью компенсирует внешнее: $\vec{E}_{внеш} + \vec{E}_{внутр} = 0$, из чего следует, что $\vec{E}_{внутр} = -\vec{E}_{внеш}$.

Ответ: Поле, созданное этими зарядами внутри проводника, направлено противоположно внешнему полю, потому что свободные электроны, будучи отрицательно заряженными частицами, под действием силы со стороны внешнего поля перемещаются в направлении, противоположном вектору напряженности этого поля. Это приводит к возникновению на поверхностях проводника разделенных областей положительного и отрицательного индуцированного заряда. Внутреннее поле, по определению направленное от положительных зарядов к отрицательным, оказывается направленным навстречу внешнему полю.