Apa itu medan listrik?
Kami menggantung kotak kartrid yang diisi pada seutas benang dan membawa batang kaca berlistrik ke sana. Bahkan tanpa adanya kontak langsung, selongsong pada ulir menyimpang dari posisi vertikal, tertarik ke tongkat (Gbr. 13).
Benda bermuatan, seperti yang kita lihat, dapat berinteraksi satu sama lain dari kejauhan. Bagaimana tindakan ditransmisikan dari salah satu badan ini ke badan lainnya? Mungkin itu semua tentang udara di antara mereka? Mari kita cari tahu berdasarkan pengalaman.
Mari kita menempatkan elektroskop bermuatan (dengan kacamata dilepas) di bawah bel pompa udara, setelah itu kita akan memompa udara keluar dari bawahnya. Kita akan melihat bahwa di ruang hampa udara, daun elektroskop masih akan saling tolak-menolak (Gbr. 14). Ini berarti bahwa udara tidak berpartisipasi dalam transmisi interaksi listrik. Lalu dengan cara apa semua interaksi yang sama dari benda-benda bermuatan itu dilakukan? Jawaban atas pertanyaan ini diberikan dalam karya mereka oleh ilmuwan Inggris M. Faraday (1791-1867) dan J. Maxwell (1831-1879).
Menurut ajaran Faraday dan Maxwell, ruang di sekitar benda bermuatan berbeda dengan ruang di sekitar benda tak berlistrik. Ada medan listrik di sekitar benda bermuatan. Dengan bantuan medan ini, interaksi listrik dilakukan.
Listrik bidang adalah jenis materi khusus yang berbeda dari materi dan ada di sekitar benda bermuatan apa pun.
Tidak mungkin untuk melihat atau menyentuhnya. Keberadaan medan listrik hanya dapat dinilai dari tindakannya.
Sifat dasar medan listrik
Eksperimen sederhana memungkinkan untuk menetapkan sifat dasar medan listrik.
1. Medan listrik suatu benda bermuatan bekerja dengan gaya tertentu pada benda bermuatan lain yang berada dalam medan ini..
Ini dibuktikan dengan semua eksperimen tentang interaksi benda bermuatan. Jadi, misalnya, selongsong bermuatan, yang berada di medan listrik tongkat listrik (lihat Gambar 13), dikenai gaya tarik menarik padanya.
2. Di dekat benda bermuatan, medan yang mereka ciptakan lebih kuat, dan jauh lebih lemah.
Untuk memverifikasi ini, mari kita kembali ke percobaan dengan wadah kartrid yang terisi daya (lihat Gbr. 13). Mari mulai mendekatkan dudukan dengan wadah kartrid ke tongkat yang terisi daya. Kita akan melihat bahwa saat selongsong mendekati tongkat, sudut penyimpangan benang dari vertikal akan menjadi lebih besar dan lebih besar (Gbr. 15). Peningkatan sudut ini menunjukkan bahwa semakin dekat selongsong ke sumber medan listrik (tongkat listrik), semakin besar gaya yang bekerja pada medan ini. Ini berarti bahwa di dekat benda bermuatan, medan yang diciptakan olehnya lebih kuat daripada yang jauh.
Harus diingat bahwa tidak hanya tongkat bermuatan dengan medan listriknya yang bekerja pada selongsong bermuatan, tetapi selongsong, pada gilirannya, bekerja pada tongkat dengan medan listriknya. Dalam tindakan timbal balik seperti itu satu sama lain dan memanifestasikan dirinya interaksi listrik tubuh bermuatan.
Medan listrik juga memanifestasikan dirinya dalam eksperimen dengan dielektrik. Ketika dielektrik ditempatkan dalam medan listrik, bagian bermuatan positif dari molekulnya (inti atom) dipindahkan ke satu arah di bawah aksi medan, dan bagian bermuatan negatif (elektron) dipindahkan ke arah lain. Fenomena ini disebut polarisasi dielektrik. Polarisasi inilah yang menjelaskan eksperimen paling sederhana tentang daya tarik potongan kertas ringan oleh benda yang dialiri listrik. Potongan-potongan ini umumnya netral. Namun, di medan listrik benda yang dialiri listrik (misalnya, batang kaca), mereka terpolarisasi. Pada permukaan benda yang lebih dekat dengan tongkat, tandanya berlawanan dengan muatan tongkat. Interaksi dengannya mengarah pada daya tarik potongan kertas ke badan yang dialiri listrik.
kekuatan listrik
Gaya yang dengannya medan listrik bekerja pada benda (atau partikel) bermuatan disebut kekuatan listrik:
fel- kekuatan listrik.
Di bawah aksi gaya ini, sebuah partikel dalam medan listrik memperoleh percepatan sebuah, yang dapat ditentukan dengan menggunakan hukum kedua Newton:
di mana m adalah massa partikel yang diberikan.
Sejak zaman Faraday, untuk representasi grafis dari medan listrik, sudah menjadi kebiasaan untuk menggunakan garis kekuatan.
Garis medan listrik adalah garis yang menunjukkan arah gaya yang bekerja di medan ini pada partikel bermuatan positif yang ditempatkan di dalamnya. Garis-garis gaya medan yang diciptakan oleh benda bermuatan positif ditunjukkan pada Gambar 16, a. Gambar 16, b menunjukkan garis-garis gaya medan yang diciptakan oleh benda bermuatan negatif.
Gambar serupa dapat diamati dengan menggunakan perangkat sederhana yang disebut sultan listrik. Setelah memberi tahu dia tentang muatan, kita akan melihat bagaimana semua strip kertasnya akan menyebar ke arah yang berbeda dan akan ditempatkan di sepanjang garis gaya medan listrik (Gbr. 17).
Ketika partikel bermuatan memasuki medan listrik, kecepatannya di medan ini dapat meningkat atau menurun. Jika partikel bermuatan q>0, maka ketika bergerak sepanjang garis gaya, ia akan dipercepat, dan ketika bergerak ke arah yang berlawanan, ia akan melambat. Jika muatan partikel q<0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.
Ini menarik untuk diketahui
Dari topik hari ini tentang medan listrik, kita belajar bahwa medan listrik ada di ruang yang ada di sekitar muatan listrik.
Mari kita lihat bagaimana, dengan bantuan garis gaya yang memiliki arah, medan listrik ini dapat digambarkan menggunakan grafik:
Anda mungkin tertarik untuk mengetahui bahwa medan listrik dengan berbagai kekuatan berfungsi di atmosfer kita. Jika kita mempertimbangkan medan listrik dari sudut pandang alam semesta, maka biasanya Bumi memiliki muatan negatif, tetapi dasar awan adalah positif. Dan partikel bermuatan seperti ion yang terkandung di udara dan isinya bervariasi tergantung pada berbagai faktor. Faktor-faktor ini tergantung baik pada waktu tahun dan pada kondisi cuaca dan frekuensi atmosfer.
Dan karena atmosfer diresapi dengan partikel-partikel ini, yang terus bergerak dan ditandai dengan perubahan ion positif atau negatif, cenderung mempengaruhi kesejahteraan dan kesehatan seseorang. Dan yang paling menarik adalah bahwa dominasi besar ion positif di atmosfer dapat menyebabkan ketidaknyamanan pada tubuh kita.
Efek biologis dari medan elektromagnetik
Dan sekarang mari kita bicara tentang efek biologis EMF pada kesehatan manusia dan dampaknya pada organisme hidup. Ternyata organisme hidup yang berada di zona pengaruh medan elektromagnetik tunduk pada faktor kuat pengaruhnya.
Lama tinggal di bidang medan elektromagnetik berdampak negatif pada kesehatan dan kesejahteraan seseorang. Jadi, misalnya, pada orang dengan penyakit alergi, paparan EMF semacam itu dapat menyebabkan serangan epilepsi. Dan jika seseorang berada dalam medan elektromagnetik untuk waktu yang lebih lama, penyakit tidak hanya dapat berkembang pada sistem kardiovaskular dan saraf, tetapi juga menyebabkan penyakit onkologis.
Para ilmuwan telah membuktikan bahwa di mana ada aksi kuat medan listrik, perubahan perilaku juga dapat diamati pada serangga. Dampak negatif ini dapat memanifestasikan dirinya dalam bentuk agresi, kecemasan dan penurunan kinerja.
Di bawah pengaruh tersebut, perkembangan abnormal juga dapat diamati di antara tanaman. Di bawah pengaruh medan elektromagnetik pada tanaman, ukuran, bentuk, dan jumlah kelopak dapat berubah.
Fakta Menarik Terkait Listrik
Penemuan-penemuan di bidang kelistrikan merupakan salah satu pencapaian terpenting manusia, karena kehidupan modern tanpa penemuan ini kini bahkan sulit dibayangkan.
Tahukah Anda bahwa di beberapa bagian Afrika dan Amerika Selatan terdapat desa-desa yang masih belum teraliri listrik. Dan tahukah Anda bagaimana orang keluar dari situasi ini? Ternyata mereka menerangi rumah mereka dengan bantuan serangga seperti kunang-kunang. Mereka mengisi stoples kaca dengan serangga ini dan mendapatkan cahaya dengan bantuan kunang-kunang.
Tahukah Anda tentang kemampuan lebah untuk mengumpulkan muatan listrik positif selama penerbangan? Tetapi bunga memiliki muatan listrik negatif dan karena itu, serbuk sarinya sendiri tertarik ke tubuh lebah. Tetapi hal yang paling menarik adalah bahwa bidang kontak seperti itu antara lebah dan bunga mengubah medan listrik tanaman dan, seolah-olah, memberi sinyal kepada individu lebah lain tentang tidak adanya serbuk sari pada tanaman ini.
Namun di dunia ikan, pemburu listrik paling terkenal adalah ikan pari. Untuk menetralisir mangsanya, ikan pari melumpuhkannya dengan aliran listrik.
Tahukah Anda bahwa belut listrik memiliki debit listrik yang paling kuat. Ikan air tawar ini memiliki tegangan debit yang bisa mencapai 800 V.
Pekerjaan rumah
1. Apa itu medan listrik?
2. Apa perbedaan antara medan dan zat?
3. Sebutkan sifat-sifat utama medan listrik.
4. Apa yang ditunjukkan oleh garis-garis medan listrik?
5. Bagaimana percepatan partikel bermuatan yang bergerak dalam medan listrik?
6. Dalam hal apa medan listrik meningkatkan kecepatan partikel dan dalam hal apa itu menguranginya?
7. Mengapa potongan kertas netral tertarik pada benda yang dialiri listrik?
8. Jelaskan mengapa, setelah sultan listrik diisi, potongan kertasnya menyimpang ke arah yang berbeda.
tugas eksperimental.
Listrikkan sisir pada rambut, lalu sentuh dengan sepotong kecil kapas (bulu halus). Apa yang akan terjadi pada kapas? Goyangkan bulu-bulu dari sisir dan, ketika berada di udara, buatlah bulu itu melambung pada ketinggian yang sama, dengan mengganti sisir yang dialiri listrik dari bawah pada jarak tertentu. Mengapa bulu berhenti jatuh? Apa yang akan membuatnya tetap di udara?
S.V. Gromov, I.A. Tanah Air, Fisika Kelas 9
Medan listrik muncul di sekitar muatan atau benda bermuatan di ruang angkasa. Dalam medan ini, setiap muatan dipengaruhi oleh gaya Coulomb elektrostatik. Medan adalah suatu bentuk materi yang mentransmisikan interaksi gaya antara benda makroskopik atau partikel yang membentuk suatu zat. Dalam medan elektrostatik, interaksi gaya benda bermuatan terjadi. Medan elektrostatik - medan listrik stasioner, adalah kasus khusus medan listrik yang diciptakan oleh muatan stasioner.
Medan listrik dicirikan pada setiap titik dalam ruang dengan dua karakteristik: gaya - vektor intensitas listrik dan energi - potensial, yang merupakan besaran skalar. Kekuatan suatu titik tertentu dari medan listrik adalah besaran fisika vektor, yang secara numerik sama dan searah dengan gaya yang bekerja dari medan pada satu unit muatan positif yang ditempatkan pada titik medan yang dipertimbangkan:
Garis gaya medan listrik adalah garis, garis singgung yang pada setiap titik menentukan arah vektor intensitas dari titik-titik medan listrik yang sesuai. Jumlah 0 garis gaya yang melalui suatu satuan luas yang normal terhadap garis-garis ini secara numerik sama dengan besaran vektor kuat medan listrik di pusat daerah ini. Garis kekuatan medan elektrostatik dimulai dari muatan positif dan menuju tak terhingga untuk medan yang diciptakan oleh muatan ini. Untuk medan yang diciptakan oleh muatan negatif, garis gaya datang dari tak terhingga ke muatan.
Potensi medan elektrostatik pada titik tertentu adalah nilai skalar yang secara numerik sama dengan energi potensial satu muatan positif yang ditempatkan pada titik tertentu dari medan:
Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya medan elektrostatik ketika memindahkan suatu titik muatan listrik sama dengan hasil kali muatan ini dan beda potensial antara titik awal dan titik akhir lintasan:
di mana dan adalah potensial titik awal dan akhir medan ketika muatan bergerak.
Intensitas terkait dengan potensi medan elektrostatik dengan hubungan:
Gradien potensial menunjukkan arah perubahan potensial yang paling cepat ketika bergerak dalam arah tegak lurus terhadap permukaan potensial yang sama.
Kekuatan medan secara numerik sama dengan perubahan potensial per satuan panjang , dihitung dalam arah tegak lurus terhadap permukaan potensial yang sama, dan diarahkan ke arah penurunannya (tanda minus):
Tempat kedudukan titik-titik medan listrik yang potensialnya sama disebut permukaan ekuipotensial atau permukaan yang potensialnya sama. Vektor intensitas setiap titik medan listrik adalah normal terhadap permukaan ekuipotensial yang ditarik melalui titik ini. pada gambar. Gambar 1 menunjukkan medan listrik yang dibentuk oleh muatan titik positif dan bidang bermuatan negatif R.
Garis padat adalah permukaan ekuipotensial dengan potensial , , , dll., Garis putus-putus adalah garis gaya medan, arahnya ditunjukkan oleh panah.
Apa yang memungkinkan kita untuk menyatakan bahwa ada medan listrik di sekitar benda bermuatan?
- Adanya tegangan elektromagnetik dan medan pusaran.
- aksi medan listrik pada muatan.
pengalaman sederhana:
1. Ambil tongkat kayu dan ikat lengan baju yang terbuat dari bungkus cokelat mengkilap dengan benang sutra.
2. gosok pegangan pada rambut atau wol
3. bawa pegangan ke selongsong - selongsong akan menyimpang
ini memungkinkan kita untuk menyatakan bahwa di sekitar benda bermuatan (dalam hal ini, pena, ada medan listrik))) - seseorang membantu saya untuk memecahkan masalah
http://answer.mail.ru/question/94520561 - ada di buku pelajaran)
- Tautan (electrono.ru Kekuatan medan listrik, listrik. .)
- Di ruang sekitar benda bermuatan listrik terdapat medan listrik, yang merupakan salah satu jenis materi. Medan listrik memiliki simpanan energi listrik, yang memanifestasikan dirinya dalam bentuk gaya listrik yang bekerja pada benda bermuatan di medan.
Medan listrik secara konvensional digambarkan dalam bentuk garis-garis gaya listrik, yang menunjukkan arah aksi gaya listrik yang diciptakan oleh medan listrik.
Garis-garis gaya listrik menyimpang ke arah yang berbeda dari benda bermuatan positif dan bertemu di benda dengan muatan negatif. Medan yang ditimbulkan oleh dua pelat datar sejajar yang bermuatan berlawanan disebut seragam.
Medan listrik dapat dibuat terlihat dengan menempatkan partikel gipsum yang tersuspensi dalam minyak cair di dalamnya: mereka berputar di sepanjang medan, yang terletak di sepanjang garis gayanya. Medan homogen adalah medan listrik yang intensitas dan arahnya sama di semua titik dalam ruang.Wikipedia: Untuk mengukur medan listrik, karakteristik gaya diperkenalkan - kekuatan medan listrik - kuantitas fisik vektor yang sama dengan rasio gaya yang digunakan medan pada muatan uji positif yang ditempatkan pada titik tertentu dalam ruang dengan besarnya dari biaya ini. Arah vektor tegangan bertepatan pada setiap titik dalam ruang dengan arah gaya yang bekerja pada muatan uji positif.
Hampir seragam adalah medan antara dua pelat logam datar bermuatan berlawanan. Dalam medan listrik seragam, garis-garis tegangan sejajar satu sama lain. - Isi daya diri Anda dan tuangkan bulu pada diri Anda dari bantal. Semuanya akan sangat jelas.
- Jika Anda membawa ke benda lain yang bermuatan listrik, juga el. benda bermuatan, Anda dapat melihat interaksinya, yang membuktikan adanya medan listrik.
- Memungkinkan Anda membaca hukum fisika
- Medan listrik adalah bentuk khusus materi yang ada di sekitar benda atau partikel yang bermuatan listrik, serta dalam bentuk bebas dalam gelombang elektromagnetik. Medan listrik secara langsung tidak terlihat, tetapi dapat diamati dengan aksinya dan dengan bantuan instrumen. Aksi utama medan listrik adalah percepatan benda atau partikel yang bermuatan listrik.
Medan listrik dapat dianggap sebagai model matematika yang menggambarkan nilai kuat medan listrik pada suatu titik tertentu dalam ruang. Douglas Giancoli menulis: “Harus ditekankan bahwa lapangan bukanlah suatu hal; lebih tepatnya, ini adalah konsep yang sangat berguna ... Pertanyaan tentang "realitas" dan keberadaan medan listrik sebenarnya adalah pertanyaan filosofis, bahkan metafisika. Dalam fisika, konsep medan telah terbukti sangat berguna - ini adalah salah satu pencapaian terbesar dari pikiran manusia.
Medan listrik merupakan salah satu komponen medan elektromagnetik tunggal dan merupakan manifestasi dari interaksi elektromagnetik.
Sifat fisik medan listrik
Saat ini, sains belum mencapai pemahaman tentang esensi fisik bidang-bidang seperti listrik, magnet dan gravitasi, serta interaksinya satu sama lain. Sejauh ini, hasil aksi mekanisnya pada benda bermuatan hanya dijelaskan, dan ada juga teori gelombang elektromagnetik, yang dijelaskan oleh Persamaan Maxwell.Efek medan - Efek medan terletak pada kenyataan bahwa ketika medan listrik bekerja pada permukaan media konduktif listrik di lapisan permukaannya, konsentrasi pembawa muatan bebas berubah. Efek ini mendasari pengoperasian transistor efek medan.
Tindakan utama medan listrik adalah efek gaya pada benda atau partikel bermuatan listrik yang diam (relatif terhadap pengamat). Jika benda bermuatan dipasang di ruang angkasa, maka benda itu tidak berakselerasi di bawah aksi gaya. Medan magnet (komponen kedua dari gaya Lorentz) juga memberikan gaya pada muatan yang bergerak.
Pengamatan medan listrik dalam kehidupan sehari-hari
Untuk menciptakan medan listrik, perlu dibuat muatan listrik. Gosokkan semacam dielektrik pada wol atau sejenisnya, seperti pena plastik pada rambut Anda sendiri. Sebuah muatan akan dibuat pada pegangan, dan medan listrik di sekitarnya. Pena yang diisi akan menarik potongan kertas kecil ke dirinya sendiri. Jika Anda menggosok objek yang lebih lebar, misalnya, karet gelang, pada wol, maka dalam gelap Anda dapat melihat percikan kecil yang dihasilkan dari pelepasan listrik.Medan listrik sering terjadi di dekat layar televisi ketika TV dihidupkan atau dimatikan. Medan ini dapat dirasakan melalui aksinya pada bulu-bulu di lengan atau wajah.
Seperti yang Anda ketahui, ciri khas konduktor adalah bahwa mereka selalu mengandung sejumlah besar pembawa muatan seluler, yaitu elektron atau ion bebas.
Di dalam konduktor, pembawa muatan ini, secara umum, bergerak secara acak. Namun, jika ada medan listrik di konduktor, maka gerakan teratur mereka ke arah aksi gaya listrik ditumpangkan pada gerakan kacau pembawa. Pergerakan terarah pembawa muatan bergerak dalam konduktor di bawah aksi medan selalu terjadi sedemikian rupa sehingga medan di dalam konduktor melemah. Karena jumlah pembawa muatan seluler dalam konduktor besar, logam mengandung urutan elektron bebas), pergerakan mereka di bawah aksi medan terjadi sampai medan di dalam konduktor menghilang sepenuhnya. Mari kita cari tahu lebih detail bagaimana ini terjadi.
Biarkan konduktor logam, yang terdiri dari dua bagian yang saling menempel erat, ditempatkan di medan listrik eksternal E (Gbr. 15.13). Elektron bebas dalam konduktor ini dipengaruhi oleh gaya medan yang diarahkan ke kiri, yaitu berlawanan dengan vektor kekuatan medan. (Jelaskan mengapa.) Sebagai akibat perpindahan elektron oleh gaya-gaya ini, kelebihan muatan positif muncul di ujung kanan konduktor, dan kelebihan elektron di ujung kiri. Oleh karena itu, medan internal muncul di antara ujung-ujung konduktor (bidang muatan yang dipindahkan), yang pada Gambar. 15.13 ditunjukkan dengan garis putus-putus. Dalam
konduktor, medan ini diarahkan ke luar, dan setiap elektron bebas yang tersisa di dalam konduktor bekerja dengan gaya yang diarahkan ke kanan.
Pada awalnya, gaya lebih besar dari gaya dan resultannya diarahkan ke kiri. Oleh karena itu, elektron di dalam konduktor terus bergeser ke kiri, dan medan internal secara bertahap meningkat. Ketika elektron bebas yang cukup terakumulasi di ujung kiri konduktor (mereka masih merupakan fraksi yang tidak signifikan dari jumlah totalnya), gaya menjadi sama dengan gaya dan resultannya akan sama dengan nol. Setelah itu, elektron bebas yang tersisa di dalam konduktor hanya akan bergerak secara acak. Ini berarti kuat medan di dalam konduktor adalah nol, yaitu medan di dalam konduktor telah hilang.
Jadi, ketika sebuah konduktor memasuki medan listrik, ia dialiri arus listrik sehingga muatan positif muncul di salah satu ujungnya, dan muatan negatif dengan besaran yang sama di ujung lainnya. Elektrifikasi semacam itu disebut induksi elektrostatik atau elektrifikasi karena pengaruh. Perhatikan bahwa dalam hal ini hanya muatan konduktor itu sendiri yang didistribusikan kembali. Oleh karena itu, jika konduktor tersebut dihilangkan dari medan, muatan positif dan negatifnya akan kembali didistribusikan secara merata ke seluruh volume konduktor dan semua bagiannya akan menjadi netral secara listrik.
Sangat mudah untuk memverifikasi bahwa pada ujung yang berlawanan dari sebuah konduktor yang dialiri arus listrik oleh pengaruh, memang ada jumlah muatan yang sama dari tanda yang berlawanan. Kami membagi konduktor ini menjadi dua bagian (Gbr. 15.13) dan kemudian mengeluarkannya dari lapangan. Dengan menghubungkan masing-masing bagian konduktor ke elektroskop yang terpisah, kami akan memastikan bahwa mereka diisi. (Pikirkan bagaimana Anda dapat menunjukkan bahwa muatan-muatan ini berlawanan tanda.) Jika Anda menghubungkan kedua bagian itu lagi sehingga membentuk satu konduktor, kita akan menemukan bahwa muatan-muatan tersebut dinetralkan. Artinya, sebelum penyambungan, muatan pada kedua bagian penghantar adalah sama besar dan berlawanan tanda.
Waktu selama konduktor dialiri arus listrik oleh pengaruh begitu singkat sehingga keseimbangan muatan pada konduktor terjadi hampir seketika. Dalam hal ini, tegangan, dan karenanya perbedaan potensial di dalam konduktor, di mana-mana menjadi sama dengan nol. Kemudian untuk setiap dua titik di dalam konduktor, hubungan
Oleh karena itu, ketika muatan pada konduktor berada dalam kesetimbangan, potensi semua titiknya adalah sama. Ini juga berlaku untuk konduktor yang dialiri arus listrik melalui kontak dengan benda bermuatan. Ambil bola konduktor dan tempatkan muatan di titik M pada permukaannya (Gbr. 15.14). Kemudian medan muncul di konduktor untuk waktu yang singkat, dan pada titik M - kelebihan muatan. Di bawah pengaruh kekuatan medan ini
muatan didistribusikan secara merata di seluruh permukaan bola, yang menyebabkan hilangnya medan di dalam konduktor.
Jadi, tidak peduli bagaimana konduktor dialiri arus listrik, ketika muatan berada dalam kesetimbangan, tidak ada medan di dalam konduktor, dan potensi semua titik konduktor adalah sama (baik di dalam maupun di permukaan konduktor). Pada saat yang sama, medan di luar konduktor yang dialiri listrik, tentu saja, ada, dan garis tegangannya normal (tegak lurus) ke permukaan konduktor. Hal ini terlihat dari pembahasan berikut ini. Jika garis tegangan di suatu tempat condong ke permukaan konduktor (Gbr. 15.15), maka gaya yang bekerja pada muatan pada titik ini di permukaan dapat diuraikan menjadi komponen-komponen. Kemudian, di bawah aksi gaya yang diarahkan sepanjang permukaan, muatan akan bergerak sepanjang permukaan konduktor, yang jika tidak ada keseimbangan muatan. Oleh karena itu, ketika muatan pada konduktor berada dalam kesetimbangan, permukaannya adalah permukaan ekuipotensial.
Jika tidak ada medan di dalam konduktor bermuatan, maka kerapatan volume muatan di dalamnya (jumlah listrik per satuan volume) harus nol di mana-mana.
Memang, jika ada muatan dalam volume kecil konduktor, maka medan listrik akan ada di sekitar volume ini.
Dalam teori medan, terbukti bahwa pada kesetimbangan, seluruh muatan berlebih dari konduktor yang dialiri arus listrik terletak di permukaannya. Ini berarti bahwa seluruh bagian dalam konduktor ini dapat dilepas dan tidak ada yang akan berubah dalam susunan muatan di permukaannya. Misalnya, jika Anda menyetrum dua bola logam soliter dengan ukuran yang sama, salah satunya padat dan yang lainnya berlubang, maka medan di sekitar bola akan sama. M. Faraday pertama kali membuktikan ini secara eksperimental.
Jadi, jika konduktor berongga ditempatkan dalam medan listrik atau dialiri arus listrik melalui kontak dengan benda bermuatan, maka
ketika muatan berada dalam kesetimbangan, medan di dalam rongga tidak akan ada. Ini adalah dasar dari perlindungan elektrostatik. Jika perangkat ditempatkan dalam wadah logam, maka medan listrik eksternal tidak akan menembus ke dalam kotak, yaitu, operasi dan pembacaan perangkat tersebut tidak akan bergantung pada keberadaan dan perubahan medan listrik eksternal.
Sekarang mari kita cari tahu bagaimana muatan terletak di permukaan luar konduktor. Ambil jaring logam pada dua pegangan isolasi, tempat lembaran kertas direkatkan (Gbr. 15.16). Jika Anda mengisi kisi-kisi dan kemudian meregangkannya (Gbr. 15.16, a), maka daun di kedua sisi kisi akan menyebar. Jika jaring ditekuk menjadi cincin, maka hanya daun di sisi luar jaring yang menyimpang (Gbr. 15.16, b). Dengan memberikan grid tikungan yang berbeda, seseorang dapat memastikan bahwa muatan hanya terletak di sisi cembung permukaan, dan di tempat-tempat di mana permukaan lebih melengkung (jari-jari kelengkungan lebih kecil), lebih banyak muatan menumpuk.
Jadi, muatan didistribusikan secara merata hanya di atas permukaan konduktor bola. Dengan bentuk konduktor yang sewenang-wenang, kerapatan muatan permukaan dan, karenanya, kekuatan medan di dekat permukaan konduktor lebih besar di mana kelengkungan permukaan lebih besar. Kepadatan muatan sangat tinggi pada tonjolan dan di tepi konduktor (Gbr. 15.17). Ini dapat diverifikasi dengan menyentuh berbagai titik konduktor berlistrik dengan probe, dan kemudian elektroskop. Konduktor berlistrik, yang memiliki titik atau dilengkapi dengan titik, dengan cepat kehilangan muatannya. Oleh karena itu, konduktor, tempat muatan harus disimpan untuk waktu yang lama, tidak boleh memiliki titik.
(Pikirkan tentang mengapa batang elektroskop berakhir dengan bola.)
