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1 # 使用者774056550451
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2 # dadazhu1
1、靜電平衡狀態
(1)靜電平衡
問題:為什麼會產生靜電感應現象呢?
分析:導體的特徵是在它的內部有大量的自由電荷,對金屬導體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規則熱運動的自由電子組成的。將一不帶電導體靠近帶電體時,導體即處於帶電體所形成的電場中,導體內的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導體一側集聚負電荷,而導體另一側則集聚等量的正電荷。
問題:不帶電導體上的自由電子還沒來得及運動的瞬間,導體內的電場強度為零嗎?
結論:不為零。正因為有場強,才導致自由電子定向移動而使導體帶電。
問題:自由電子移動的結果,對導體中的電場強度有何影響?
分析:導體上自由電子移動的結果,使導體一端帶上負電,另一端帶上正電。此時,導體中的電場已不是場源帶電體單獨產生的了,而是有場源帶電體產生的電場E和由導體兩端出現的正負電荷在導體內部產生的反方向的電場E′,E與E′方向相反,疊加後使導體內的電場強度減弱。只要導體中的電場強度不為零,導體中的自由電子就會受電場力作用而定向移動,使E′增強,導致E與E′的合電場再減弱,如上圖。直到導體內部各點的合場強都等於零時為止,這時導體內的自由電子不再受電場力,不再做定向移動,如下圖。
當導體中的電荷靜止不動,從而場強分佈不隨時間變化時,導體就達到了靜電平衡。
(2)靜電平衡狀態
導體中(包括表面)沒有電荷的定向移動的狀態,叫做靜電平衡狀態。
(用多媒體模擬靜電感應至最後導體達到靜電平衡狀態的過程)
(3)靜電平衡的條件
問題:透過以上分析,處於靜電平衡狀態的導體,其內部場強有何特點?
處於靜電平衡狀態的導體,內部的場強處處為零。
內部的場強指源電場與感應電荷電場的合場強。
先問是不是再問為什麼。 正確的命題是帶電導體球內處處電場強度為零。球這個限定條件可以去掉,即任何導體內部的場強為零。如果不是導體,那麼球內場強可以不為0。 導體內部場強為0是由導體這個性質所決定的。若某點場強不為零,則該點處的自由電荷就會受庫侖力的作用而移動,移動結果一定是抵消該處場強,使該點處場強為0,直至新的靜電平衡形成,從而平衡狀態下的導體就是電場強度處處為零的。 若導體內有空腔而空腔內沒有電荷,根據電場的有源性(麥克斯韋方程組第一條),空腔內也是場強處處為0的。 非導體沒有自由電荷這一性質,可以使形狀內部的場強不為零,但仍滿足電磁學方程組。