Войти
Электростатическая индукция, также известная как «электростатическое влияние» или просто «влияние» в Европе и Латинской Америке - это перераспределение электрического заряда в объекте, вызванное влиянием соседних зарядов. В присутствии заряженного тела изолированный проводник развивает положительный заряд на одном конце и отрицательный - на другом. Индукция была открыта британским ученым Джоном Кантоном в 1753 году и шведским профессором Йоханом Карлом Вильке в 1762 году. Электростатические генераторы, такие как машина Вимшерста, генератор Ван де Граафа и электрофор используют этот принцип. Из-за индукции электростатический потенциал (напряжение ) постоянен в любой точке проводника. Электростатическая индукция также отвечает за притяжение легких непроводящих предметов, таких как воздушные шары, бумажные или пенополистирольные отходы, к статическим электрическим зарядам. Законы электростатической индукции применяются в динамических ситуациях до тех пор, пока справедливо квазистатическое приближение. Электростатическую индукцию не следует путать с Электромагнитная индукция.
Демонстрация индукции в 1870-х годах. Положительный вывод электростатической машины (справа) расположен рядом с незаряженным латунным цилиндром (слева), в результате чего левый конец приобретает положительный заряд, а правый - отрицательный. Небольшие пробковые электроскопы, свисающие со дна, показывают, что заряд концентрируется на концах. 
Пенополистирольный арахис цепляется за кошачью шерсть. статическое электричество, которое накапливается на меху, вызывает поляризацию молекул пенополистирола из-за электростатической индукции, что приводит к небольшому притяжению пенополистирола к заряженному меху. Нормальный незаряженный кусок Материя имеет равное количество положительных и отрицательных электрических зарядов в каждой своей части, расположенных близко друг к другу, поэтому ни одна из частей не имеет чистого электрического заряда. Положительные заряды - это атомы 'ядра, которые связаны в структуре материи и не могут двигаться. Отрицательные заряды - это электроны атомов. В электропроводящих объектах, таких как металлы, некоторые электроны могут свободно перемещаться внутри объекта.
Когда заряженный объект приближается к незаряженному, электрически проводящему объекту, например, куску металла, сила соседнего заряда в соответствии с законом Кулона вызывает разделение этих внутренних сборов. Например, если рядом с объектом поднести положительный заряд (см. Изображение цилиндрического электрода возле электростатической машины), электроны в металле будут притягиваться к нему и перемещаться в сторону объекта, обращенного к нему. Когда электроны покидают область, они оставляют несбалансированный положительный заряд из-за ядер. Это приводит к образованию области отрицательного заряда на объекте, ближайшем к внешнему заряду, и области положительного заряда на стороне, удаленной от него. Они называются индуцированными зарядами. Если внешний заряд отрицательный, полярность заряженных областей будет обратной.
Поскольку этот процесс представляет собой просто перераспределение зарядов, которые уже были в объекте, он не меняет общий заряд объекта; у него по-прежнему нет нетто-заряда. Этот эффект индукции обратим; если соседний заряд удален, притяжение между положительным и отрицательным внутренними зарядами заставляет их снова смешиваться.
Электроскоп с позолотой, показывающий индукцию, до того, как клемма будет заземлена. 
Воспроизвести медиа Использование электроскопа для демонстрации электростатической индукции. Устройство имеет листья / иглу, которые заряжаются при введении в него заряженного стержня. Листья сгибают лист / иглу, и чем сильнее создается статическое электричество, тем больше изгибается. Однако эффект индукции также можно использовать для наложения чистого заряда на объект. Если, находясь близко к положительному заряду, вышеупомянутый объект на мгновение подключается через токопроводящий путь к электрическому заземлению, которое является большим резервуаром как положительных, так и отрицательных зарядов, некоторые отрицательных зарядов в земле будут течь в объект под действием близлежащего положительного заряда. Когда контакт с землей нарушается, объект остается с чистым отрицательным зарядом.
Этот метод можно продемонстрировать с помощью электроскопа с позолотой, который представляет собой прибор для обнаружения электрического заряда. Электроскоп сначала разряжается, а затем заряженный объект приближается к верхнему выводу прибора. Индукция вызывает разделение зарядов внутри металлического стержня электроскопа , так что верхний вывод получает общий заряд противоположной полярности по сравнению с полярностью объекта, а золотые листья получают заряд той же полярности.. Поскольку оба листа имеют одинаковый заряд, они отталкиваются друг от друга и расходятся. Электроскоп не получил чистого заряда: заряд внутри него просто перераспределился, поэтому, если заряженный объект отодвинуть от электроскопа, листья снова соберутся вместе.
Но если теперь кратковременно установить электрический контакт между клеммой электроскопа и землей, например, прикоснувшись к клемме пальцем, это заставит заряд течь от земли к клемме, притягиваясь зарядом на объект рядом с терминалом. Этот заряд нейтрализует заряд золотых листьев, поэтому листья снова собираются вместе. Электроскоп теперь содержит чистый заряд, противоположный по полярности заряженному объекту. Когда электрический контакт с землей нарушен, например при поднятии пальца дополнительный заряд, который только что попал в электроскоп, не может уйти, и инструмент сохраняет чистый заряд. Заряд удерживается в верхней части терминала электроскопа за счет притяжения индуцирующего заряда. Но когда индуцирующий заряд удаляется, заряд высвобождается и распространяется по клемме электроскопа к листам, так что золотые листы снова расходятся.
Знак заряда, оставшегося на электроскопе после заземления, всегда противоположен знаку внешнего индуцирующего заряда. Два правила индукции:
Поверхность заряды, вызванные в металлических предметах ближайшим зарядом. Электростатическое поле (линии со стрелками) ближайшего положительного заряда (+) заставляет мобильные заряды в металлических объектах разделяться. Отрицательные заряды (синие) притягиваются и перемещаются к поверхности объекта, обращенной к внешнему заряду. Положительные заряды (красный) отталкиваются и перемещаются к поверхности, обращенной в сторону. Эти индуцированные поверхностные заряды создают противоположное электрическое поле, которое точно нейтрализует поле внешнего заряда по всей внутренней части металла. Следовательно, электростатическая индукция гарантирует, что электрическое поле внутри проводящего объекта будет равно нулю. Остается вопрос, насколько велики индуцированные заряды. Движение зарядов вызывается силой, действующей на них электрическим полем внешнего заряженного объекта, по закону Кулона. Поскольку заряды в металлическом объекте продолжают разделяться, полученные положительная и отрицательная области создают собственное электрическое поле, которое противодействует полю внешнего заряда. Этот процесс продолжается до тех пор, пока очень быстро (в течение доли секунды) не будет достигнуто равновесие, при котором индуцированные заряды имеют точно правильный размер, чтобы нейтрализовать внешнее электрическое поле во внутренней части металлического объекта. Тогда оставшиеся подвижные заряды (электроны) внутри металла больше не ощущают силы, и результирующее движение зарядов прекращается.
Поскольку подвижные заряды внутри металлический объект может свободно перемещаться в любом направлении, никогда не может быть статической концентрации заряда внутри металла; если бы он был, он притягивал бы заряд противоположной полярности, чтобы нейтрализовать его. Следовательно, при индукции подвижные заряды перемещаются под действием внешнего заряда, пока не достигают поверхности металла и собираются там, где они не могут двигаться границами.
Это устанавливает важный принцип электростатического заряда. заряды на проводящих объектах находятся на поверхности объекта. Внешние электрические поля индуцируют поверхностные заряды на металлических объектах, которые в точности нейтрализуют поле внутри.
электростатический потенциал или напряжение между двумя точками определяется как энергия (работа), необходимая для перемещения небольшого заряда через электрическое поле между двумя точками, деленная на размер заряда. Если существует электрическое поле, направленное из точки 
Так как внутри проводящего объекта не может быть электрического поля, которое могло бы воздействовать на заряды 
Другими словами, в электростатике электростатическая индукция обеспечивает постоянство потенциала (напряжения) во всем проводящем объекте.
Фрагменты бумаги, притянутые заряженным компакт-диском Подобный эффект индукции возникает в непроводящих (диэлектрических ) объектах и является причиной для притяжения небольших легких непроводящих предметов, таких как воздушные шары, обрывки бумаги или пенополистирол, к статическим электрическим зарядам (см. каталожный выше), а также статическое сцепление в одежде.
В непроводниках электроны связаны с атомами или молекулами и не могут свободно перемещаться вокруг объекта, как в проводниках; однако они могут немного двигаться внутри молекул. Если положительный заряд переносится около непроводящего объекта, электроны в каждой молекуле притягиваются к нему и перемещаются в сторону молекулы, обращенную к заряду, в то время как положительные ядра отталкиваются и слегка перемещаются в сторону противоположная сторона молекулы. Поскольку отрицательные заряды теперь ближе к внешнему заряду, чем положительные, их притяжение больше, чем отталкивание положительных зарядов, что приводит к небольшому чистому притяжению молекулы к заряду. Это называется поляризацией, а поляризованные молекулы называются диполями. Этот эффект микроскопический, но, поскольку молекул очень много, он создает достаточную силу для перемещения легкого объекта, такого как пенополистирол. Это принцип работы пробкового электроскопа.
