|
|
|
Conductoare in camp electric
Conductoarele aflate in camp electric la echilibru sunt caracterizate prin urmatoarele proprietati:
- Campul electric este egal cu
zero in interiorul conductoarelor, iar potentialul campului este constant.
In caz contrar, adica 
, electronii liberi
din conductoare vor fi pusi in miscare sub actiunea unei
forte electrice, 
, ceea ce ar insemna ca electronii nu se gasesc in
conditii de echilibru electric ducand la aparitia unui curent
electric lucru care nu s-a observat experimental. Deci campul electric in
interiorul conductoarelor este nul, de unde, rezulta ca
potentialul campului in interiorul conductoarelor este constant, volumul
acestora fiind numit volum echipotential (volum de potential
constant), respectiv suprafata acestora fiind numita
suprafata echipotentiala (suprafata de
potential constant);
- Daca
un conductor are o cavitate, valoarea potentialului in cavitate este
egala cu valoarea potentialului conductorului, figura 4 In
plus, daca in interiorul cavitatii introducem un alt conductor,
figura 5, acesta din urma nu este afectat de campurile electrice
exterioare, fenomen numit ecranare electrica. Practic conductorul
exterior poate fi o carcasa metalica care nu este nevoie sa fie
inchisa ermetic. In montaje electrice aceasta carcasa, care
realizeaza ecranarea electrica a unui dispozitiv electric,
poarta numele de cusca lui Faraday.
- Campul electric la suprafata conductoarelor aflate in
echilibru electric este totdeauna orientat normal la suprafata acestora.
In caz contrar daca vectorul intensitate 
nu este orientat
normal la suprafata, figura 6, sub actiunea componentei
tangentiale 
sarcinile libere de pe
suprafata s-ar putea deplasa generand un curent electric,
situatie infirmata experimental;
- Sarcina electrica este distribuita in intregime pe suprafata conductoarelor si nu in interiorul lor. Respingerea electrica dintre sarcinile de acelasi semn determina aceasta distribuire.
Intrebarea care se pune este cum se distribuie sarcinile pe suprafata unui conductor si de cine depinde aceasta distribuire. In cazul unui conductor sferic nu exista motive ca sarcina electrica sa se repartizeze neuniform pe suprafata lui, toate punctele de pe suprafata fiind echivalente.
In
cazul conductoarelor cu raze de curbura diferite, lucrurile stau altfel.
Fie un conductor cu un varf ascutit, figura 7. El poate fi modelat prin
doua sfere cu razele egale cu razele de curbura ale suprafetei
conductorului, a si b, legate printr-un conductor, figura 8. Datorita
acestuia din urma:
de unde:
sau:
Definind densitatea superficiala de sarcina electrica:
; 
(16)
atunci:
se obtine:
(17)
adica: raportul densitatii superficiale de sarcina electrica este invers proportional cu raza de curbura.
In cazul varfurilor ascutite ale corpurilor electrizate densitatea superficiala de sarcina electrica este cea mai mare; campul electric poate fi atat de intens, incat aerul din jurul acestora se ionizeaza. Primii electroni smulsi din molecule de catre campul intens, fiind accelerati si dobandind viteze mari, ciocnesc alte molecule, producand noi ionizari. Miscarea ionilor sub actiunea campului electric constituie o descarcare, care poate fi o scanteie electrica. Se spune ca aerul este strapuns de campul electric intens.
Acest fenomen de scurgere a sarcinilor prin varfuri ascutite sta la baza folosirii paratrasnetului si a functionarii microscopului ionic. In general, formarea unei densitati electrice mari, cresterea intensitatii campului pe varfurile conductoarelor, pierderile sarcinilor electrice prin varfuri (sau asperitati), reprezinta un fenomen cunoscut sub denumirea de "puterea varfurilor", sau "efectul de varf".
Un fenomen analog are loc in jurul firelor cu diametru mic incarcate electric la tensiuni suficient de mari. Ionizarile, excitarile si dezexcitarile atomilor din vecinatatea firului produc descarcari electrice si emisii de radiatie electromagnetica, care formeaza o "teaca" luminoasa, cunoscuta sub numele de efect corona.
