4. Свойства на затворена проводяща обвивка
a) Тъй като вътре в проводника в състояние на равновесие няма излишни заряди (установихме това), следователно, като премахнем част от вътрешната обвивка (създаване на кухина), няма да променим полето. Това означава, че разпределението на зарядите по външната повърхност на проводника няма да се промени, следователно, ако няма заряди в кухината, тогава електрическото поле в кухинатаEвътре= 0. По този начинвъншните заряди(зарядите на повърхността и извън проводника)не създават поле вътре в проводника и в кухината(няма заряди на вътрешната повърхност на кухината или). На това се основава екранирането на телата - електростатична защита, екраниране.
b) Нека в кухината има заряди и общият им заряд е равен на q. Тъй като навсякъде в проводникаE= 0, следователно потокът на вектораEпрез затворената повърхност вътре в проводника, заобикаляща кухината, също ще бъде равен на волана. Тогава от теоремата на Гаус следва, че 1) алгебричната сума на зарядите вътре в кухината и индуцираните заряди на нейната повърхност е равна на нула. Това предполага 2) общият заряд, индуциран върху повърхността на кухината, е равен на – q общият заряд вътре в кухината с обратен знак и е разпределен върху нея, така че полето, което създава извън кухината, напълно компенсира полето от зарядите, разположени вътре в кухината (тъй като полето вътре в проводника е равно на нула).
Тъй като полето извън кухината е нула (вътре в проводника), възможно е да се премахне външната част на проводника, оставяйки тънка обвивка. След това, извън тази обвивка, полето от зарядите вътре в кухината и индуцирано на нейната повърхност, така че обвивката е равна на нула. Поради електрическата неутралност на веществото, индуцираните заряди ще се появят и върху външната повърхност на проводника. Общият им заряд qout.ind. равен по големина и противоположен по знак на индуцирания зарядповърхност на кухината и съответно е равен на общия заряд q вътре в нея. Индуцирани такси qout.ind. ще бъдат разпределени по външната повърхност на проводника, така че полето, което създават вътре в проводника, е нула, а отвън се определя от общия заряд q вътре в кухината (независимо от местоположението им) и формата на външната повърхност на проводника.
Таказатворена проводима обвивка разделя цялото пространство на две части - вътрешна и външна, електрически независими една от друга. (Всичко е вярно в рамките на електростатиката).
Специален случай на затворена повърхност е безкрайна проводяща равнина. Това трябва да се разбира по такъв начин, че всяко движение на заряди вътре в кухината не променя полето извън проводящата обвивка, следователно разпределението на зарядите върху външната обвивка също няма да се промени. Това означава, че полето извън проводящата обвивка не се променя и следователно разпределението на зарядите върху външната повърхност на проводящата обвивка също няма да се промени.
5. Енергия на електростатичното поле на проводници, електрически капацитет, кондензатори
1. Помислете за самотен проводник (т.е. далеч от другите). От опита следва, че между заряда q на проводника и неговия потенциал φ (приемаме φ при ∞ = 0) има линейна зависимост (право пропорционална), следователно: q / φ = const = C -електрически капацитет, иликапацитетза кратко. Стойността на капацитета C зависи от размера и формата на проводника. Размерността на капацитета е C, [F] (фарад) - в SI, и C, [cm] - в CGSE.
Ако проводникът не е изолиран, тогава неговият капацитет ще се увеличи значително, когато други тела (проводници) се приближат до него, тъй като полето на този проводник причинява преразпределение на зарядите върху околните тела, т.е. появата на индуцирани заряди.
Оставете да се зареждапроводник q > 0, следователно отрицателните индуцирани заряди на други тела са по-близо до проводника, отколкото положителните. Тъй като потенциалът на проводника е равен на алгебричната сума на потенциалите на неговия собствен заряд и зарядите, индуцирани върху други тела, той (потенциалът на проводника) намалява, когато други незаредени тела се приближат към него. Следователно неговият капацитет C се увеличава. Такивасистеми от проводници се наричат кондензатори. Най-простият кондензатор е две успоредни плочи от проводници, разположени на малко разстояние един от друг. В електрическите вериги капацитетът се означава като ┤├.
В кондензаторите цялото полеEе концентрирано основно вътре между плочите (заряди на плочите q и - q, потенциална разлика U).
C = , (3.4)
където q е зарядът на положително заредената плоча.
C зависи от геометрията (размер и форма на плочите, празнини между тях) и от средата, запълваща кондензатора.