Проводники в электростатическом поле

Наиболее характерными проводниками являются металлы. Основу металла составляет кристаллическая решётка, в "узлах" которой совершают тепловые колебания положительно заряженные атомы (точнее, ионы – атомы, потерявшие валентные электроны), а между ними хаотически движутся свободные электроны (входившие ранее в состав электрически нейтральных атомов), число которых ~ в 1 см³.

При внесении проводящего образца в эл. поле  оно проникает внутрь металла и, в соответствии с формулой , действует на свободные электроны в сторону, противоположную . Притяжение со стороны положительных ионов решётки не позволяют электронам покинуть металл, и поэтому они накапливаются на поверхности той стороны образца, в которую входит вектор , а на противоположной стороне образуется некоторый дефицит электронов (что эквивалентно появлению на этой стороне положительных зарядов). То есть под воздействием  электронное облако, заполняющее проводящий образец, немного смещается в сторону, противоположную направлению , и на поверхности появляются свободные заряды. Внутри же проводника по-прежнему суммарный электрический заряд в каждом элементарном объёме остаётся равным нулю.

Наведение на поверхности проводника избыточных электрических зарядов под действием называют явлением электростатической индукции. Эти избыточные заряды порождают внутри проводника эл. поле , направленное против . Свободные электроны перемещаются до тех пор, пока  не компенсирует , а напряжённость результирующего электрического поля внутри проводника не станет равной нулю: .

Таким образом, можно утверждать, что статическое электрическое поле не проникает внутрь проводящих тел. Это утверждение справедливо и для полых проводящих тел, что используют для защитыот сильных электростатических полей.

Причём, при внесении проводящего образца в эл. поле, его силовые линии искажаются и становятся перпендикулярными поверхности проводника. Действительно, если бы этого не происходило, т.е. если бы поле, входящее в проводник, имело отличную от нуля тангенциальную составляющую , то обеспечивались бы условия возникновения в проводнике эл. тока и  можно было бы без затрат получать энергию (т.е. реализовать вечный двигатель), что невозможно.

Так как силовые линии  перпендикулярны поверхности проводника, то она является эквипотенциальной поверхностью. На поверхности незаряженного проводящего тела потенциал равен нулю (даже при наличии ), но если проводнику сообщить заряд, то этот заряд равномерно распределится по поверхности тела, создавая на всей его поверхности одинаковый отличный от нуля потенциал.

Отметим, что, вследствие равномерного распределения электрического заряда по внешней поверхности проводника, напряжённость электрического поля вне проводника тем больше, чем больше кривизна его поверхности (этот факт лежит в основе принципа действия громоотвода).