Električno polje unutar provodnika je uvek jednako nuli.
Električno polje unutar provodnika
Video čas
Izolatori su materijali kod kojih su elektroni trajno vezani za matične elektrone, što objašnjava njihovu nesposobnost da provode električnu struju, jer nema naelektrisanja koja se mogu slobodno kretati u električnom polju. Sa druge strane, provodnici su materijali koji u sobnim uslovima poseduju slobodne nosioce naelektrisanja, koji stoga mogu učestvovati u protoku električne struje.
Kada kažemo provodnik, prvenstveno mislimo na metale, jer na sobnoj temperaturi elektroni sa poslednjeg energetskog nivoa kod metala, imaju dovoljno energije da napuste matični atom. Situacija u metalima je sledeća: postoji kristalna rešetka, koju čine pozitivni joni i slobodni elektroni, koji imaju sposobnost kretanja u celokupnoj zapremini metala. Pozitivni joni, su naravno atomi metala koji su ostali bez jednog ili više elektrona. Joni su čvrsto vezani u kristalnoj rešetci i ne učestvuju u transportu naelektrisanja kroz provodnik.
Električno polje unutar provodnika je uvek jednako nuli. Ovo je posledica ravnomernog rasporeda + i – naelektrisanja, unutar provodnika. Šta bi se desilo kada bi unutar provodnika postojalo električno polje? Došlo bi do premeštanja elektrona (koji se slobodno kreću) ka izvoru električnog polja, sve dok električno polje ne postane jednako nuli, kada bi kretanje prestalo. A šta bi se desilo kada bismo provodnik postavili u spoljašnje električno polje? Elektroni u provodniku bi se pomerili i formirali unutrašnje električno polje, koje bi se suprotstavilo spoljašnjem električnom polju, pa bi zbirno električno polje i dalje bilo jednako nuli.
Indukovano naelektrisanje
Ukoliko provodniku približimo naelektrisano telo, ono će svojim električnim poljem delovati na elektrone unutar provodnika, koji će se stoga premestiti, u želji da ponište delovanje spoljašnjeg električnog polja. Ukoliko je naš provodnik uzemljen sa druge strane, odnosno ostavljen je put višku elektrona da se sklone od spoljašnjeg električnog polja (ili da dođu, zavisno od orijentacije spoljašnjeg polja) direktna posledica ovog razdvajanja naelektrisanja biće naelektrisanje provodnika. Ukoliko u tom trenutku prekinemo vezu provodnika i uzemljenja, provodnik će ostati trajno naelektrisan. Ovu pojavu nazivamo indukovano naelektrisanje.
Kapacitivnost
Ako se jedan provodnik nalazi na pozitivnom potencijalu a drugi provodnik, u njegovoj blizini, na negativnom, između naelektrisanja tih provodnika se javlja privlačna sila, koja omogućuje da se naelektrisanja unutar provodnika “gušće pakuju”. Ova privlačna sila umanjuje dejstvo odbojne sile između naelektrisanja istog znaka, te je moguće na isti prostor smestiti veću količinu naelektrisanja, nego što bi to bilo moguće bez prisustva potencijalne razlike između provodnika, odnosno bez napona. Pažljivim odabirom geometrije provodnika (umesto žice koristimo tanke provodne ploče), smanjenjem udaljenosti između tih ploča kao i povećanjem napona između njih, sposobnost akumuliranja naelektrisanja raste. Ovakav dizajn, osmišljen zarad uskladištenja što veće količine naelektrisanja se naziva kondenzator, a opisuje ga veličina koja se naziva kapacitivnost, koja se obeležava slovom C, dok je merna jedinica Farad (F). Šematski se kondenzator u električnom kolu prikazuje pomoću dve paralelne linije.
Kapacitivnost kondenzatora C govori koliku količinu naelektrisanja je kondenzator u stanju da uskladišti, ako na njegovim izvodima vlada napon od 1V.
$$\ C=\frac{q}{U} $$
Ukoliko se posmatra sam kondenzator, primetno je da kroz njega nikada ne teče električna struja, odnosno naelektrisanja ne mogu preći sa jedne na drugu ploču kondenzatora (ako se to desi kondenzator je “probio” i ne može se više koristiti). Međutim, ukoliko se posmatra električno kolo u kojem se nalazi kondenzator, uočljivo je da električna struja “ulazi” u kondenzator, sve dok se kondenzator puni. Jednom napunjen kondenzator predstavlja prekid u kolu jednosmerne struje (struja više ne “ulazi” niti “izlazi” iz kondenzatora). Ukoliko je kondenzator priključen u kolo naizmenične struje, svaka promena smera struje puni kondenzator u suprotnom smeru, te kroz isti struja uvek teče (ukoliko je brzina promene smera struje dovoljno velika – frekvencija).
Kapacitivnost nije samo karakteristika kondenzatora. Između svaka dva provodnika, između kojih postoji potencijalna razlika, a nalaze se dovoljno blizu, formira se takozvana parazitivna kapacitivnost. Ukoliko kroz provodnike teče promenljiva struja visoke frekvencije, deo te struje će “curiti” između provodnika (koji inače nisu povezani) kroz parazitivnu kapacitivnost. Ukoliko se radi o signalu (audio signal npr.) pojaviće se šum.