Ідеальний провідник

В електростатиці важливе значення відіграє абстракція ідеального провідника. Ідеальний провідник має нескінченно велику електропровідність, і завдяки цій якості характеризується певними особливостями.

Електричне поле не може існувати в ідеальному провіднику, оскільки воно б викликало переміщення зарядів, які компенсували б поле.

Електричні заряди не можуть існувати всередині ідеальних провідників і зосереджуються на їхній поверхні.

Електричне поле завжди перпендикулярне поверхні ідеального провідника.

Реальні провідники, наприклад, метали мають характеристики близькі до характеристик ідеального провідника, проте змінне електричне поле проникає в них на певну глибину

Провідники в електричному полі

Якщо провідник внести в електричне поле, вільні електрони в провіднику під дією сил цього поля зміщатимуться в напрямі, протилежному напруженості поля. Внаслідок цього зміщення на одній частині провідника виникає надлишок негативного заряду, на другій частині — надлишок позитивного заряду. В цьому полягає явище електростатичної індукції (або електризації

Надпровідність

Проте є метали, у яких питомий опір падає до нуля при температурі, вищій від абсолютного нуля. Таке явище називається надпровідністю. Під час створення електричного струму в надпровідниках сила струму залишається незмінною необмежено довго, оскільки немає втрат на нагрівання провідника. Надпровідність пояснюється обміном квантами енергії між електронами провідності у атомах металів при низьких температурах, внаслідок чого між електронами виникають сили притягання, які перевищують кулонівські сили відштовхування. Це зумовлюється переходом кінетичної енергії електрона при надпровідності у потенційну, яка виступає у ролі імпульса, що зумовлює обмін між електронами з протилежним імпульсом частинками фононами (квант енергії звукової частоти). Причиною цього є взаємодія вільного електрона зі зв'язаним шляхом взаємодії з кристалічною граткою та надання їй протилежного відносно вільного електрона імпульсу. При цьому утворюються пари електронів, які переміщуються в кристалічній гратці без опору (ефект надплинності Бозе-Ейнштейнівського конденсату).

У 1931 р. Ван де Грааф виготовив перший електростатичний генератор (рис. 3). Високовольтний електрод 1 закріплено на ізоляційній підставці 3. Всередині системи рухається діелектрична стрічка 2, що заряджається від електродів 4. З допомогою стрічки заряд переноситься всередину сфери.

3.