Проводник это физика: Что такое электропроводность?

Содержание

Урок по физике в 10-м классе по теме «Диэлектрики и проводники в электрическом поле»

Цели:

Образовательная: формирование представления о проводниках и диэлектриках; обеспечение в ходе урока понимания учащимися отличия проводников от диэлектриков с точки зрения электронной теории; создать условия для формирования понятие о диэлектриках и их физической природе с точки зрения электронной теории.

Развивающая: способствовать развитию познавательной активности, образного мышления; способствовать дальнейшему развитию умений выделять главное, сравнивать, анализировать, делать выводы.

Воспитательная: воспитание чувства ответственности и готовности к сотрудничеству; приобретение навыков общения и самоорганизации; способствовать формированию научного мировоззрения..

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрометр с набором тел, гильза на штативе, пластина из оргстекла, лист пластика.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, практический.

Учебник: Физика 10 класса, В.А. Касьянов, М., ДРОФА, 2005 г.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приемы и методы
1.Организационный момент, сообщение плана работы на уроке.	1-2 мин	Информация учителя
2. Активизация знаний.		Беседа
3. Изучение нового материала. Лекция.	20-25 мин	Беседа, рассказ, сопровождающийся презентацией и демонстрацией опытов
4. Подведение итога урока.	2-3 мин	Выделение главного.
5. Самопроверка	8-10 мин	Работа с карточкой
5. Домашнее задание	2-3 мин	Сообщение учителя

ХОД УРОКА

Организационный момент:

На предыдущих уроках по теме “электростатика” мы увидели много опытов, демонстрирующих электрические взаимодействия. Эти и другие не менее интересные опыты и явления можно осознать и объяснить после изучения темы урока.

Объявление темы урока: (приложение 1, слайд №1)

Ребята, запишите в тетради тему урока: “Диэлектрики и проводники в электростатическом поле”. На этом уроке мы рассмотрим поведение в электростатическом поле веществ, которые не могут проводить электрический ток (диэлектриков), и тех веществ, которые его проводят (проводники) (приложение 1, слайд №2).

Вашему вниманию предлагается лекционная подача материала, в тетради необходимо сделать краткие записи, которые помогут в подготовке по теме.

Учащимся предлагается план лекции (приложение 1, слайд № 3).

Проводники и диэлектрики.

Учитель: Давайте разберемся, почему диэлектрики не проводят электрический ток.

Диэлектрики — это вещества, не содержащие свободных заряженных частиц, т.е. таких заряженных частиц, которые способны свободно перемещаться по всему объему тела. Поэтому диэлектрики не могут проводить электрический ток.

Диэлектрики иначе называются изоляторами, назовите примеры твердых тел, являющихся диэлектриками (изоляторами).

Ученики: Диэлектриками являются многие твердые тела (фарфор, янтарь, эбонит, стекло, кварц, мрамор и др.), некоторые жидкости (например, дистиллированная вода) и все газы.

Учитель: По внутреннему строению диэлектрики разделяются на полярные и неполярные (приложение 1, слайд № 4).

В полярных диэлектриках молекулы являются диполями, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. К таким диэлектрикам относятся спирт, вода, аммиак и др. (приложение 1, слайд № 5).

Рассмотрим поведение типичного полярного диэлектрика в электрическом поле (слайд №6). Сообщаем, что в отличие от проводников в диэлектриках нет свободных зарядов, которые могли бы под действием поля перемещаться по всему объему. Все электрические заряды диэлектрика связаны с молекулами и атомами вещества. Под действием электрического поля эти заряды могут смещаться только в пределах микроскопических объемов. Процесс смещения этих зарядов называют, поляризацией диэлектриков.

Неполярные диэлектрики состоят из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. К таким веществам относятся инертные газы, водород, кислород, полиэтилен и др. (приложение 1, слайд № 7, 8).

Если диэлектрик поместить во внешнее электрическое поле, то происходит поляризация диэлектрика. При этом процессе молекулы диэлектрика ориентируются по внешнему электрическому полю. На противоположных поверхностях диполя появляются связанные заряды. Это приводит к тому, что в диэлектриках возникает свое электрическое поле, направленное против внешнего, и в сумме поле внутри диэлектрика будет меньше внешнего. Диэлектрическая проницаемость, о которой мы говорили раньше, характеризует способность диэлектрика к ослаблению внешнего поля (приложение 1, слайд № 9, 10).

Внесём полярный диэлектрик в электростатическое поле и посмотрим, что при этом произойдёт. В полярных диэлектриках поляризация происходит в результате переориентации диполей. Когда нет внешнего поля, диполи сориентированы хаотично и суммарное поле внутри вещества равно нулю. Во внешнем поле под действием кулоновских сил происходит поворот диполей. Воздействие внешнего электрического поля испытывают все молекулы диэлектрика. Это приводит к тому, что в диэлектрике возникает собственное электрическое поле. Электрическое поле внутри диэлектриков будет ослаблено по сравнению с внешним полем Е. Наряду с ориентирующим действием кулоновских сил, дипольные молекулы находятся под влиянием теплового движения. Тепловое движение стремится нарушить ориентацию диполей (приложение 1, слайд № 11, 12).

Когда неполярный диэлектрик помещают во внешнее электрическое поле, происходит перераспределение зарядов внутри молекул таким образом, что в целом в диэлектрике появляется собственное поле. В отличие от полярных диэлектриков, здесь нет влияния теплового движения на процесс поляризации (приложение 1, слайд № 13, 14).

Убедимся в этом на опыте. Возьмём электрометр с металлическим диском и зарядим его положительно. Поднесём к диску лист пластика, стрелка электрометра приблизилась к стержню. Значит, диэлектрик ослабляет поле диска.

Для того чтобы описать, как сильно ослабляет диэлектрик электрическое поле, вводят величину, которую называют диэлектрической проницаемостью.

Если обозначить Ео — напряжённость электрического поля в вакууме;

Е — напряжённость электрического поля в диэлектрике;

e-диэлектрическая проницаемость среды, то получим формулу (приложение 1, слайд № 15):

Главное отличие проводников от диэлектриков — наличие свободных зарядов, которые могут перемещаться под действием кулоновских сил. Это свойство проводников позволяет объяснить их поведение в электрическом поле (приложение 1, слайд № 16, 17).

Если проводник заряжен, то есть на нем находится избыточный заряд какого-либо знака, то из-за того, что одноименные заряды отталкиваются, они будут стремиться занять как можно больший объем и окажутся все на поверхности проводника. Наличие поля внутри привело бы к непрерывному движению зарядов до тех пор, пока поле не исчезло бы. Таким образом, внутри заряженного проводника электростатическое поле отсутствует. Потенциал внутри проводника постоянен (приложение 1, слайд № 18).

Проведём опыт. Поднесём незаряженную гильзу к заряженной стеклянной пластине. Гильза притянется к пластине. А ведь в электрические взаимодействия вступают только заряженные тела! Посмотрим, как такое возможно. Когда мы подносим гильзу к заряженной пластине, то под действием её электрического поля

Электрическое поле. Проводники и диэлектрики

«Электрическое поле. Проводники и диэлектрики»

Электрическое взаимодействие отличается от взаимодействия тел, изучаемого механикой, прежде всего тем, что заряженные тела взаимодействуют, находясь на некотором расстоянии друг от друга. Это взаимодействие наблюдается как в вещественной среде, так и в безвоздушном пространстве. Согласно утверждению английских учёных М. Фарадея и Д. Максвелла, в пространстве, в котором находится заряженное тело, существует электрическое поле. Посредством этого поля одно заряженное тело действует на другое.

Электрическое поле материально, наряду с веществом оно представляет собой вид материи. Это означает, что электрическое поле реально, оно существует независимо от нас. Убедиться в реальности электрического поля заряженного тела можно, наблюдая его действие на другие тела.

Электрическая сила

Силу, с которой поле действует на внесённый в него электрический заряд, называют электрической силой. Предположим, что в электрическое поле, существующее вокруг некоторого заряженного тела, вносят электрический заряд. Значение силы, с которой это поле действует на заряд, зависит от расстояния между зарядами и от значения этих зарядов.

Одним из способов электризации тел является электризация через влияние. Предположим, что к шару электрометра поднесли, не касаясь его, отрицательно заряженную палочку. Электрическое поле этой палочки будет действовать на заряды, содержащиеся в электрометре. При этом свободные электроны будут отталкиваться и соберутся на конце стержня и на стрелке, отклонение стрелки покажет наличие заряда. На шаре электрометра при этом будет избыточный положительный заряд. Если палочку убрать, то стрелка электрометра вернётся в ноль.

Для того чтобы на электрометре остался заряд, его нужно заземлить, т.е. соединить с Землёй. Это можно сделать, если коснуться шара электрометра рукой. Тогда электроны, стремясь уйти как можно дальше, переместятся с электрометра в землю. Если теперь убрать руку и палочку, то стрелка покажет, что электрометр заряжен. На нём останется избыточный положительный заряд. Аналогично электрометр может приобрести отрицательный заряд, если поднести к нему положительно заряженную палочку. В этом случае при заземлении на электрометре будет избыток электронов.

Проводники и диэлектрики

В рассмотренном выше опыте электрические заряды перемещались по электрометру. По эбонитовой палочке они не перемещались, в противном случае при касании её рукой она бы разряжалась. Из этого следует, что существуют вещества, по которым заряды могут перемещаться, и вещества, по которым заряды не могут перемещаться.

Первый класс веществ называют проводниками. Хорошими проводниками являются металлы. Это связано с тем, что в металлах существуют электроны, слабо связанные с ядром атома и имеющие возможность свободно перемещаться. Если поместить проводник в электрическое поле так, как это было в рассмотренном опыте с электрометром, то произойдёт разделение зарядов. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока.

Второй класс веществ называют диэлектриками. К ним относятся эбонит, стекло, пластмассы и пр. В диэлектрике нет свободных зарядов. Если внести диэлектрик в электрическое поле, то нейтральный атом в нём примет определённую ориентацию, однако никакого перемещения зарядов не произойдет.

Схема «Проводники и диэлектрики»

Конспект урока «Электрическое поле. Проводники и диэлектрики».

Следующая тема: «Постоянный электрический ток».

Т. Проводники — PhysBook

Проводники в электрическом поле

Проводниками называются вещества, в которых имеется значительное число свободных зарядов, т.е. таких зарядов, которые могут без затраты энергии перемещаться по всему проводнику. Это металлы, электролиты и ионизированные газы. В металлах свободными зарядами являются электроны, которые перемещаются между узлами кристаллической решетки, образованной ионами металла. Эти свободные электроны образуют так называемый электронный газ. Они участвуют в тепловом движении подобно молекулам газа и могут перемещаться по всему объему металла. Внутри заряженных проводников отсутствует электростатическое поле, так как в противном случае свободные заряды двигались бы под действием сил этого поля.

Отсутствие электростатического поля внутри проводника приводит к тому, что нескомпенсированные заряды могут размещаться только на его поверхности.

Поместим незаряженный проводник в однородное электростатическое поле. Под действием сил поля свободные электроны в проводнике будут перемещаться в направлении, противоположном внешнему полю, и накапливаться на поверхностях проводника, создавая электростатическое поле \(~\vec E_{sob}\), направленное навстречу внешнему полю. Перемещение электронов будет происходить до тех пор, пока внешнее электростатическое поле не скомпенсируется полем, возникающим внутри проводника (рис. 1).

Рис. 1

В результате напряженность поля \(~\vec E_{res}\) внутри проводника будет равна нулю:

\(~\vec E_{res} = \vec E_{sob} + \vec E_{vnesh},\)
\(~E_{res} = E_{sob} — \vec E_{vnesh} = 0.\)

Электризацию проводника во внешнем электростатическом поле разделением уже имеющихся в нем в равных количествах положительных и отрицательных зарядов называют явлением электростатической индукции, а сами перераспределенные заряды — индуцированными. Это явление можно использовать для электризации незаряженных проводников.

Рис. 2

Поместим на два одинаковых электрометра вместо шариков два одинаковых металлических цилиндра А и В (рис. 2) и приведем их основания в соприкосновение. Заземлим корпуса обоих электрометров. Поднесем к проводнику В, не касаясь его, положительно заряженный шарик С. Стрелки обоих электрометров отклоняются на один и тот же угол. Уберем шарик С, стрелки покажут «0». Поле отсутствует, заряды опять распределяются равномерно. Проведем другой опыт, аналогичный первому опыту, но теперь цилиндры разделим в присутствии шарика С, а затем уже уберем и сам шарик С. В этом случае стрелки электрометров уже не будут на нуле. С помощью положительно заряженной стеклянной палочки можно доказать, что цилиндр А заряжен положительно, а цилиндр В — отрицательно. Такой способ электризации тел называется электризацией через влияние. Приведем теперь цилиндры в соприкосновение, заряды нейтрализуются, стрелки электрометров опять на нуле.

Незаряженный проводник можно наэлектризовать путем соприкосновения с другим заряженным проводником.

Для того чтобы передать проводнику В весь заряд проводника А, нужно заряженный проводник А внести внутрь проводника В (рис. 3, а) и затем коснуться им внутренней стенки проводника В (рис. 3, б).

Рис. 3

Каким бы способом ни был заряжен проводник, внутри него поле отсутствует. Это позволяет использовать заземленные полые проводники со сплошными или сетчатыми стенками для электростатической защиты от внешних электростатических полей. Так, например, электрометр помещают в металлический футляр для того, чтобы индуцированные на нем внешними электрическими полями заряды не искажали его показаний. Для защиты военных складов, служащих для хранения взрывчатых веществ, от удара молнии их окружают заземленной проволочной сетью.

Как было отмечено выше, заряды распределяются только на поверхности проводника. Поверхностная плотность распределения зависит от кривизны поверхности и больше там, где кривизна поверхности больше.
С помощью электрометра и маленького шарика С (рис. 4) можно показать, что заряды распределены на поверхности шара Μ равномерно (стрелка электрометра все время отклонена на одно и то же число делений).

Рис. 4

Таким же способом можно убедиться, что внутри проводника поле отсутствует.

В различных точках поверхности цилиндрического проводника с коническим выступом на одном основании и такой же впадиной на другом напряженность поля и поверхностная плотность заряда σ неодинаковы. Это можно показать с помощью одинаковых бумажных электроскопов, прикрепленных к разным точкам проводника. Угол расхождения листочков пропорционален поверхностной плотности заряда (σ) в той части проводника, с которой соприкасается электроскоп. Максимальное значение плотности заряда σ на острие, меньшее — на боковой поверхности и минимальное (равное нулю) —
во впадине. Таким образом, чем больше кривизна поверхности проводника, тем большие значения имеют поверхностная плотность заряда и напряженность поля (рис. 5).

Рис. 5

Напряженность электростатического поля около острия заряженного проводника может быть столь большой, что вызывает ионизацию молекул воздуха. Ионы, заряженные одноименно с острием, отталкиваются от него, образуя так называемый электрический ветер, способный отклонить пламя свечи. Ионы противоположного знака притягиваются к проводнику, быстро разряжая его.

Если электрометр заземлить, то он будет измерять потенциал проводника относительно Земли. С помощью такого электрометра можно показать, что потенциал во всех точках поверхности проводника любой формы одинаков. А так как внутри проводника Е = 0, то на основании формулы \(~E = \frac{\varphi_1 — \varphi_2}{d}\) можно утверждать, что и во всех точках внутри проводника φ = const.

Таким образом, опыты показывают, что:

индуцированные заряды, как и избыточные, распределяются на поверхности проводника;
плотность распределения этих зарядов зависит от кривизны поверхности и больше там, где кривизна поверхности больше;
напряженность поля внутри проводника равна нулю;
потенциал поля во всех точках проводника одинаков и равен потенциалу на его поверхности;
индуцированные заряды можно разделить.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 233-236.

ПРОВОДНИКИ — Физический энциклопедический словарь

Вещества, хорошо проводящие электрич. ток, т. е. обладающие высокой электропроводностью s (низким уд. сопротивлением r=1/s). К хорошим П. обычно относят в-ва с r<10-6—10-4 Ом•см. В-ва с большим r (=108 Ом•см и выше) наз. диэлектриками. Промежуточное положение занимают полупроводники. К П. относятся металлы, электролиты и плазма. В металлах носителями заряда явл. квазисвободные эл-ны проводимости, в электролитах — положит. и отрицат. ионы, в плазме — свободные эл-ны и ионы. Металлы и углерод в проводящей модификации иногда наз. проводниками 1-го рода, электролиты — проводниками 2-го рода. Деление в-в на П. и непроводники условно, т. к. проводимость зависит от разл. факторов, в т. ч. от темп-ры. При очень низких темп-рах мн. металлы и нек-рые ПП переходят в сверхпроводящее состояние (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ).

Источник:
Физический энциклопедический словарь
на Gufo.me

Значения в других словарях

ПРОВОДНИКИ —
ПРОВОДНИКИ — вещества, хорошо проводящие электрический ток благодаря наличию в них большого количества подвижных заряженных частиц. Делятся на электронные (металлы, полупроводники) — ионные (электролиты) и смешанные, где имеет место движение как электронов, так и ионов (напр., плазма).
Большой энциклопедический словарь
Проводники —
Электрические, вещества, хорошо проводящие электрический ток, т. е. обладающие высокой электропроводностью (низким удельным сопротивлением ρ). К хорошим П. обычно относят вещества с ρ ≤ 10-6 ом․см. В противоположность…
Большая советская энциклопедия

Проводник (в электрике) — это… (определение, особенности, примеры)

В этой статье мы рассмотрим базовое понятие в электрике, а именно термин «проводник». Данный термин постоянно путают, например, со словом «провод». Но провод — это лишь один из видов проводников.

Что такое проводник?

Проводник — проводящая часть, предназначенная для проведения электрического тока определенного значения (согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Особенности.

Грамотно некоторые особенности термина «проводник» описал в своей книге [2] Ю.В. Харечко:

« Термин «проводник» используют в нормативной и правовой документации для вычленения из всего многообразия проводящих частей тех, которые изначально предназначены для проведения электрического тока в каких-либо электрических цепях электроустановок или электрооборудования. Помимо качественной характеристики проводника, указывающей на его способность проводить электрический ток, каждый проводник имеет количественную характеристику – значение электрического тока, который он может проводить длительное время в нормальных условиях. Последнюю характеристику называют допустимым длительным током проводника (реже – номинальным током проводника). »
[2]

Примеры.

Харечко Ю.В. также в своей книге [2] привел примеры того, что относится к проводникам:

« К проводникам, прежде всего, относят жилы проводов и кабелей, из которых выполнены стационарные электропроводки в электроустановке здания, жилы гибких проводов и кабелей, используемых для подключения переносного и передвижного электрооборудования к стационарным электропроводкам, различные шины, применяемые в низковольтных распределительных устройствах и шинопроводах, а также другие проводящие части, выполняющие функции проводников. »
[2]

Жилы кабеля — как пример проводников

Разновидности проводников в электроустановках зданий.

Ю.В. Харечко в своей книге [2] на основе ГОСТ 30331.1-2013 [1] пишет:

« В электроустановках зданий применяют проводники различного назначения. Для обеспечения электрооборудования электрической энергией в электрических цепях переменного тока используют фазные проводники, нейтральные проводники и PEN-проводники, а в электрических цепях постоянного тока – полюсные проводники, средние проводники и PEM-проводники. Защитные проводники, включая защитные заземляющие проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов, а также PEN-, PEM- и PEL-проводники применяют в электроустановках зданий для защиты человека и животных от поражения электрическим током. »
[2]

« В нормальных условиях линейные (фазные и полюсные) проводники, нейтральный и средний проводники находятся под напряжением. Поэтому они являются токоведущими проводниками. PEN-, PEM- и PEL-проводники не рассматривают в качестве токоведущих проводников. Однако в нормальных условиях PEN-, PEM- и PEL-проводники так же, как линейные, нейтральные и средние проводники, проводят электрические токи. Поэтому перечисленные проводники являются токопроводящими проводниками, которые учитывают при указании общего числа проводников в электрической цепи, сети или системе. Защитные проводники PE не предназначены для проведения электрических токов в нормальных условиях. Их не указывают в общем числе проводников. »
[2]

Использованная литература

ГОСТ 30331.1-2013
Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 1// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2011. – № 3. – 160 c.

Проводники и диэлектрики. Виды проводников

Наименьшим отрицательным зарядом обладает электрон.

Для справки: заряд электрона равен e₀ = -1,6021766208*10^-19 Кулон

Электрон (если он слабо связан с ядром атома) может покинуть атом, перейти в междуатомное пространство, попасть в пределы другого атома и т. д. Это явление наиболее характерно для металлов. В металлах всегда имеется огромное количество беспорядочно движущихся в междуатомном пространстве электронов, называемых свободными (рисунок 1).

Рисунок 1. Хаотическое движение электронов в металле.

Если каким-либо способом упорядочить движение свободных электронов, то есть заставить их двигаться в одном определенном направлении, то мы и получим в металле электрический ток (рисунок 2).

Рисунок 2. Возникновение тока в проводнике.

Определение: Тела, обладающие свободными электронами, называются проводниками первого рода.

В проводниках первого рода прохождение электрического тока не вызывает химических изменений их вещества. К проводникам первого рода относятся металлы и их сплавы. Проводники первого рода нашли самое широкое применение в электротехнике и радиотехнике. Провода, шины, пластины конденсаторов, нити ламп накаливания и другие токопроводящие детали — все это делается из проводников первого рода.

Определение: К проводникам второго рода относятся растворы кислот, щелочей и солей.

Проводники второго рода часто называют электролитами. В электролите происходит непрерывный процесс образования отрицательно и положительно заряженных молекул (ионов). Электрический ток в электролите представляет собой упорядоченное движение этих ионов (а не электронов, как это было в проводниках первого рода).

Рисунок 3. Ток в проводниках второго рода (электролитах).

Наконец, имеется большая группа веществ, которая не имеет ни свободных электронов, ни ионов. В таких веществах при обычных условиях электрический ток проходить не может, и называются они диэлектриками (фарфор, резина, слюда, стекло и т. п.).

Определение: К диэлектрикам относятся вещества, не имеющие свободных электронов.

Диэлектрики широко используются в современной электротехнике в качестве изоляторов (фарфоровые изоляторы на линиях электропередачи, резиновые покрытия проводов, слюдяные прокладки и т. д.).

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Физика для науки и техники II

1.5 Проводники и изоляторы от Office of Academic Technologies на Vimeo.

Для демонстраций см .:
http://maxwell.uncc.edu/aktas/PHYS2102nline/PHYS2102EandM.html

1,5 Проводники и изоляторы

С точки зрения проведения электричества, мы можем разделить материю на две группы, а именно проводники и изоляторы.

Проводники — это те, которые обеспечивают среду, в которой заряды могут легко перемещаться.Типичным примером проводников являются все металлы. Все металлы — хорошие проводники электричества.

Вторая группа — изоляторы. И они полная противоположность дирижерам. Они в основном не предоставляют такой среды, чтобы заряды могли легко перемещаться. В качестве примеров электрических изоляторов можно привести кусок дерева, пластика, бумаги и т. Д.

Чтобы понять, почему металлы являются хорошими проводниками электричества, мы снова должны взглянуть на материю с атомной точки зрения.В некоторых атомах внешний электрон не связан с ядром. Эти электроны придают среде необходимую электрическую нейтральность, но они не вращаются вокруг ядра атома. Они бесплатные. Они могут двигаться под действием любой силы.

Так как они движутся в среде, поскольку они являются заряженными частицами, они переносят заряд с собой из одной точки в другую в этой среде. Эти типы электронов называются «свободными электронами». Следовательно, свободный электрон — это электрон, который не связан с ядром атома и может свободно двигаться под действием любой силы.

А в металлах много свободных электронов. Это из-за этой причины, поскольку эти свободные электроны, которые не связаны с ядрами атомов в металлических средах, перемещаются, и при движении они несут заряд с собой. Именно по этой причине все металлы являются хорошими электрическими проводниками.

Электрическое поле и поверхностный заряд в проводнике

ВВЕДЕНИЕ:
Цель обучения:
Понять поведение электрического поля на поверхности проводника и его связь с поверхностным зарядом на проводнике.
Проводник находится во внешнем электростатическом поле. Внешнее поле однородно до помещения в него проводника. Проводник полностью изолирован от любых источников тока или заряда.

———————————————— ————————————————— —

ЧАСТЬ A:
Что из следующего описывает электрическое поле внутри этого проводника?

Он находится в том же направлении, что и исходное внешнее поле.
Это направление противоположно направлению исходного внешнего поля.
Он имеет направление, полностью определяемое зарядом на его поверхности.
Это всегда ноль.

РЕШЕНИЕ:
<< пояснение будет добавлено >>
Это всегда ноль

ПРИМЕЧАНИЕ:
Чистое электрическое поле внутри проводника всегда равно нулю. Если бы чистое электрическое поле не было нулевым, внутри проводника протекал бы ток. Это приведет к накоплению заряда на внешней поверхности проводника.Этот заряд будет противодействовать полю, в конечном итоге (за несколько наносекунд для металла) сведя поле к нулю.
————————————————- ————————————————— —
ЧАСТЬ B:
Плотность заряда внутри проводника составляет:

0
ненулевое значение; но униформа
ненулевое значение; неоднородный
бесконечный

РЕШЕНИЕ:
<< объяснение будет добавлено >>
0

ПРИМЕЧАНИЕ:
. Вы уже знаете, что внутри проводника есть нулевое электрическое поле; следовательно, если вы окружите любую внутреннюю точку гауссовой поверхностью, в любой точке этой поверхности не будет потока, и, следовательно, поверхность будет содержать нулевой чистый заряд.Эту поверхность можно представить вокруг любой точки внутри проводника с тем же результатом, поэтому плотность заряда должна быть равна нулю внутри проводника. Этот аргумент не работает на поверхности проводника, потому что в этом случае часть гауссовой поверхности должна лежать вне проводящего объекта, где — это электрическое поле.
————————————————- ————————————————— —

ЧАСТЬ C:

Предположим, что в некоторой точке сразу за поверхностью проводника электрическое поле имеет величину E и направлено на в сторону поверхности проводника.Какова плотность заряда η на поверхности проводника в этой точке?
Выразите свой ответ в формате E и ϵ ₀.

РЕШЕНИЕ:
<< объяснение будет добавлено >>
η = -E⋅ε ₀

ПОДСКАЗКИ:

1) Как подойти к проблеме.

Используйте закон Гаусса с короткой и плоской цилиндрической поверхностью (изобразите монету) с одним концом чуть ниже (внутри), а другой чуть выше (снаружи) поверхности проводника.

2) Рассчитайте поток через верх цилиндра

Используя плоский цилиндр с большим верхом и низом, каждая из областей A чуть выше и чуть ниже поверхности проводника, найдите поток Φ _top, создаваемый через верхнюю поверхность цилиндра электрическим полем величиной E, которое направлено в поверхность.
Выразите свой ответ, используя A, E и любые необходимые константы.
→ φ _верх = -EA

3) Рассчитайте поток через дно коробки

Используя плоский цилиндр с большой верхней и нижней частью области A чуть выше и чуть ниже поверхности проводника, найдите поток Φ _до, создаваемый через нижнюю поверхность цилиндра электрическим полем внутри проводника (имейте в виду, что положительный поток направлен наружу через поверхность цилиндра, которая направлена вниз в проводник).
Ответ в виде A, E и любых необходимых констант.
→ Φ _бот = 0

4) Какой заряд внутри гауссовой поверхности?

Найдите чистый заряд q _в внутри этой гауссовой поверхности.
Выразите свой ответ через плотность заряда η и другие заданные величины.
→ q _дюйм = ηA

5) Примените закон Гаусса

Теперь примените закон Гаусса, пренебрегая любым вкладом в поток из-за очень коротких сторон цилиндра. Закон Гаусса гласит, что 0 ₀ 86Φ _E = q _в. Область А должна исключить ваш результат.
→ η = -E⋅ε ₀

22.7 Магнитная сила на проводнике с током — College Physics

22.7 Магнитная сила на проводнике с током — College Physics | OpenStaxSkip к контенту

Предисловие
1 Введение: Природа науки и физики
Введение в науку и область физики, физических величин и единиц
1.1 Физика: введение
1.2 Физические величины и единицы
1.3 Точность, прецизионность и значащие цифры
1.4 Приближение
Глоссарий
Сводка раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
1. Введение в одномерную кинематику
2. 2.1 Смещение
3. 2.2 Векторы, скаляры и системы координат
4. 2.3 Время, скорость и скорость
5. 2.4 Ускорение
6. 2.5 Уравнения движения для постоянного ускорения в одном измерении
7. 2.6 Основы решения проблем для одномерной кинематики
8. 2. 7 Падающие объекты
9. 2.8 Графический анализ одномерного движения
10. Глоссарий
11. Сводка раздела
12. Концептуальные вопросы
13. Проблемы И упражнения
3 Двумерная кинематика
Введение в двумерную кинематику
3.1 Кинематика в двух измерениях: введение
3.2 Сложение и вычитание векторов: графические методы
3.3 Сложение и вычитание векторов: аналитические методы
3.4 Движение снаряда
3.5 Сложение скоростей
Глоссарий
Краткое содержание раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
4 Динамика: сила и законы движения Ньютона
Введение в динамику: законы движения Ньютона
4.1 Развитие концепции силы
4.2 Первый закон движения Ньютона: инерция
4.3 Второй закон движения Ньютона: концепция системы
4.4 Третий закон движения Ньютона: симметрия сил
4. 5 Нормаль, растяжение и другие примеры сил
4.6 Проблема- Решение стратегий
4.7 Дальнейшие применения законов движения Ньютона
4.8 Расширенная тема: Четыре основных силы — Введение
Глоссарий
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
5 Дальнейшие применения закона Ньютона Законы: трение, сопротивление и упругость
Введение: дальнейшее применение законов Ньютона
5.1 Трение
5.2 Силы сопротивления
5.3 Упругость: напряжение и деформация
Глоссарий
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
6 Равномерное круговое движение и гравитация
Введение в равномерное круговое движение и гравитацию
6.1 Угол вращения и угловая скорость
6.2 Центростремительное ускорение
6.3 Центростремительная сила
6.4 Фиктивные силы и неинерциальные системы координат: сила Кориолиса
6. 5 Универсальный закон тяготения Ньютона
6.6 Спутники и законы Кеплера: аргумент в пользу простоты
Глоссарий
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
7 Работа, энергия и энергетические ресурсы
Введение в Работа, энергия и энергетические ресурсы
7.1 Работа: научное определение
7.2 Кинетическая энергия и теорема работы-энергии
7.3 Гравитационная потенциальная энергия
7.4 Консервативные силы и потенциальная энергия
7.5 Неконсервативные силы
7.6 Сохранение энергии
7.7 Энергия
7.8 Работа, энергия и мощность у людей
7.9 Использование энергии в мире
Глоссарий
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
8 Линейный импульс и столкновения
Введение в линейный импульс и столкновения
8.1 Линейный импульс и сила
8. 2 Импульс
8.3 Сохранение импульса
8.4 Упругие столкновения в одном измерении
8.5 Неупругие столкновения в одном измерении
8.6 Столкновения точечных масс в двух измерениях
8.7 Введение в ракетное движение
Глоссарий
Сводка раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
1. Введение в статику и крутящий момент
2. 9.1 Первое условие равновесия
3. 9.2 Второе условие равновесия
4. 9.3 Стабильность
5. 9.4 Приложения статики, включая стратегии решения проблем
6. 9.5 Простые механизмы
7. 9.6 Силы и моменты в мышцах и суставах
8. Глоссарий
9. Резюме раздела
10. Концептуальные вопросы
11. Задачи и упражнения
10 Вращательное движение и угловой момент
Введение в вращательное движение и угловой момент
10.1 Угловое ускорение
10.2 Кинематика вращательного движения
10. 3 Динамика вращательного движения: вращательная инерция
10.4 Кинетическая энергия вращения: новый взгляд на работу и энергию
10,5 Угловой момент и его сохранение
10,6 Столкновения протяженных тел в двух измерениях
10.7 Гироскопические эффекты: векторные аспекты углового момента
Глоссарий
Резюме раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
1. Введение в статику жидкости
2. 11.1 Что такое жидкость?
3. 11.2 Плотность
4. 11.3 Давление
5. 11.4 Изменение давления по глубине в жидкости
6. 11.5 Принцип Паскаля
7. 11.6 Манометрическое давление, абсолютное давление и измерение давления
8. 11.7 Принцип Архимеда
9. 11.8 Когезия и адгезия в жидкостях : Поверхностное натяжение и капиллярное действие
10. 11.9 Давления в теле
11. Глоссарий
12. Резюме раздела
13. Концептуальные вопросы
14. Задачи и упражнения
12 Динамика жидкости и ее биологические и медицинские приложения
Введение в динамику жидкости и ее Биологические и медицинские приложения
12. 1 Расход и его связь со скоростью
12.2 Уравнение Бернулли
12.3 Наиболее общие приложения уравнения Бернулли
12.4 Вязкость и ламинарный поток; Закон Пуазейля
12.5 Начало турбулентности
12.6 Движение объекта в вязкой жидкости
12.7 Явления молекулярного переноса: диффузия, осмос и связанные процессы
Глоссарий
Краткое содержание раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
13 Температура, кинетическая теория и законы газа
Введение в температуру, кинетическую теорию и законы газа
13.1 Температура
13.2 Термическое расширение твердых тел и жидкостей
13.3 Закон идеального газа
13.4 Кинетическая теория: атомное и молекулярное объяснение давления и температуры
13.5 Фазовые изменения
13.6 Влажность, испарение и кипение
Глоссарий
Краткое содержание раздела
Концептуальные вопросы
Задачи и упражнения
14 Методы тепла и теплопередачи
Введение в методы теплопередачи
14. 1 Тепло
14.2 Изменение температуры и теплоемкость
14.3 Фазовое изменение и скрытая теплота
14.4 Методы теплопередачи
14.5 Проводимость
14.6 Конвекция
14.7 Радиация
Глоссарий
Краткое содержание раздела
Концептуальные вопросы
Проблемы И упражнения
1. Введение в термодинамику
2. 15.1 Первый закон термодинамики
3. 15.2 Первый закон термодинамики и некоторые простые процессы
4. 15.3 Введение во второй закон термодинамики: тепловые двигатели и их эффективность
5. 15.4 Идеальный тепловой двигатель Карно: второй закон термодинамики пересмотрен
6. 15.5 Приложения термодинамики: тепловые насосы и холодильники
7. 15.6 Энтропия и второй закон термодинамики: Беспорядок и недоступность энергии
8. 15.7 Статистическая интерпретация энтропии и второй закон термодинамики: основное объяснение
9. Глоссарий
10. Краткое содержание раздела
11. Концептуальные вопросы
12. Задачи и упражнения
16 Колебательные движения и волны
Введение в колебательное движение и волны
16. 1

Магнитная сила между двумя параллельными проводниками AP Physics C Средняя школа Монтвуда Р. Касао.

Презентация на тему: «Магнитная сила между двумя параллельными проводниками AP Physics C. Средняя школа Монтвуда Р. Касао» — стенограмма презентации:

Магнитная сила между двумя параллельными проводниками AP Physics C Средняя школа Монтвуда R.Casao

Когда проводник с током помещается во внешнее магнитное поле B, магнитная сила, действующая на проводник, определяется выражением: F = I · (L x B). Рассмотрим два параллельных провода равной длины, по которым протекает постоянный ток: — Два провода будут оказывать друг на друга магнитные силы. –Провод 1 будет оказывать магнитное воздействие на провод 2; провод 2 будет оказывать магнитное воздействие на провод 1.

Провода разделены расстоянием а и переносят токи I 1 и I 2 в одном направлении.Провод 2, по которому проходит ток I 2, создает магнитное поле B 2 в месте расположения провода 1. — Направление магнитного поля B 2 перпендикулярно проводу. — F 1 = F 2 на 1 = I 1 · (L x B 2) — Угол  между L и B 2 равен 90.

F 1 = F 2 на 1 = I 1 · (L x B 2) = I 1 · L · B 2 · sin  F 1 = F 2 на 1 = I 1 · L · B 2 Закон Био-Савара для магнитных поле B2: Подстановка:

Переписывание в терминах силы на единицу длины: направление F 1 направлено вниз и определяется с помощью правила правой руки (пальцы правой руки в направлении тока I; ладонь обращена в направлении B; большой палец указывает вниз в направлении of F 1) Магнитная сила, которую провод 1 оказывает на провод 2 (F 1 на 2), равна по величине и противоположна направлению F 1 (F 2 на 1).

Провод 1 и провод 2 будут притягиваться друг к другу. Когда токи имеют противоположные направления, магнитные силы снова равны по величине, но противоположны по направлению, и провода отталкиваются друг от друга. Выводы: параллельные проводники, несущие токи в одном направлении, притягиваются друг к другу; параллельные проводники, несущие токи в противоположных направлениях, отталкиваются друг от друга.

Сила между двумя параллельными прямыми токоведущими проводами 1.Параллельные провода с током, текущим в одном направлении, притягиваются друг к другу. 2. Параллельные провода с током, текущим в обратном направлении, отталкиваются друг от друга.

Сила между двумя параллельными проводами, по которым проходит ток, используется для определения силы тока (А): — Если два длинных параллельных провода на расстоянии 1 м друг от друга несут одинаковый ток I, а сила на единицу длины на каждом проводе составляет 2 x 10-7 Н / м, то ток определяется равным 1 А. Если I 1 = I 2 = 1 A и a = 1 м, числовое значение 2 x 10 -7 Н / м получается из:

Единица заряда, кулон, может быть определена в амперах: –Если по проводнику проходит постоянный ток 1 А, то количество заряда, которое проходит через поперечное сечение проводника за 1 с, составляет 1 Кл. .

Когда углерод является проводником электричества?

И вопрос за 64000 долларов … проводит ли графит электричество? Безусловно! Видео-демонстрация достаточно убедительно это показывает.Графит — интересный материал, это аллотроп углерода (как и алмаз). Он отображает свойства как металлов, так и неметаллов. Однако, как и металл, графит является очень хорошим проводником электричества из-за подвижности электронов в его внешних валентных оболочках.

Изучив некоторые основные принципы электричества, мы также сможем понять, почему мы жарим карандаш. Согласно закону Ома, который действителен для большинства простых электрических цепей, В = IR , где В, — напряжение, приложенное к цепи, R — сопротивление цепи, а I — результирующий ток. Поскольку графит имеет низкое сопротивление и высокую проводимость, он будет пропускать через цепь большой ток, и этот большой ток будет быстро нагревать графит из-за нагрева от трения, когда заряды мигрируют по цепи. Результат — захватывающая демонстрация светящегося графита и пылающих карандашей.

Если вы когда-либо подключали медный провод непосредственно к обоим клеммам батареи, вы заметили, насколько сильно он нагревается. Без чего-либо с большим сопротивлением в цепи (например, лампочки) для уменьшения тока вы будете выделять много тепла (и вы также собираетесь изнашивать батарею раньше срока).Так обстоит дело со схемой на видео. Если вы добавите в схему лампочку, ток упадет, угольная проволока не станет такой горячей, и демонстрация не будет такой драматичной. Демонстрация также косвенно иллюстрирует опасность «короткого замыкания». Они возникают, когда резистор в цепи перекрывается проводом с низким сопротивлением. Это может случиться, например, если изнашивается изоляция проводов бытового прибора. Если провода встречаются, ток может обойти прибор, создать ответвление с чрезвычайно низким сопротивлением в вашей домашней электрической цепи и вызвать быстрый «омический» нагрев и тем самым возможность электрического возгорания.Хорошо, что у нас сейчас есть автоматические выключатели!

Адам Вайнер является автором книги Don’t Try This at Home! Физика голливудских фильмов.

Что такое электрический проводник в физике; для чего он нужен? — Примечания к прочтению

Электрический проводник — это просто передача электричества через материю. В металлах проводимость обусловлена потоком электронов (q.v.) из точек с низким потенциалом в точки с более высоким потенциалом. Электроны происходят от атомов материала, и атомы не принимают участия в движении.Металлы f содержат много «свободных» электронов, которые движутся с небольшим препятствием со стороны родительских атомов, и они; поэтому хорошие проводники.

Какова роль электрического проводника в электрическом токе

В других твердых телах электроны более прочно связаны с атомами, и проводимость меньше. Проводимость в газах и во многих жидкостях включает поток не только электронов, но также атомов или групп атомов. Когда соль, например хлорид натрия, растворяется в воде, каждый из атомов хлора получает электрон и становится отрицательно заряженным, в то время как атомы натрия теряют по одному электрону и становятся положительно заряженными.Эти заряженные атомы или ионы могут перемещаться через жидкость и переносить электричество.

При нормальных условиях газы почти не проводят ток. Они могут быть «ионизированы» облучением рентгеновскими лучами или радиоактивным излучением. Их легче поддерживать в проводящем состоянии при высоких температурах, как в a. электрическая дуга или при низком давлении, как в электрических разрядных лампах. При очень низких температурах. c некоторые металлы, такие как свинец, становятся почти идеальными проводниками, и если ток создается в y-кольце металла в этом сверхпроводящем состоянии, e-ток сохраняется в течение долгого времени без подачи какой-либо энергии.

Проводник это физика: Что такое электропроводность?

Урок по физике в 10-м классе по теме «Диэлектрики и проводники в электрическом поле»

Электрическое поле. Проводники и диэлектрики