感应电荷怎么算?
感应电荷怎么算?
如下图,在一导体球空腔内放置一电量为+q的点电荷,为什么在空腔内表面出现-q的感应电荷,在导体球外表面带有+q的电荷?
在静电平衡时,导体内部的总电量一定为0(如果不为0,电荷间会因为互相排斥而远离,最后结果是集中到金属外表面上),因此,里面放了正电荷就会感应出同样的负电荷,导体中一部份负电荷集中到内表面,就会产生一部份正电荷,同样因为导体内部总电量为0,所以正电荷一定会集中到外表面上.
此时如果内部电荷与导体内壁接触,正负就中和了,只剩了外表面的正电荷.
再往里面放一部份正电荷,依然会出现这种情况,反复向金属内部释放电荷,就会使金属外表面的电荷越来越多,这就是高压起电器的工作原理.人工雷电实验都是利用这个原理完成的.那么放了电荷之后,导体内腔面上的-q和外表面上+q分布均匀吗?只要平衡(时间够长)任何情况下金属上的电荷都不会均匀分布,内部的电量总是0,即正负电荷总量相等。
内部的正负电荷放电后,对外表面的电荷没有影响,不会重新分布。更不可能均匀分布。所以外表面的电荷依然存在,就象是放进内部的正电荷跑到了空腔金属体的外表面一样。
就是因为不会重新分布,所以才能不断的通过往金属内部传递电荷来使它的静电越聚越多,达到极高的电压。啊,不是这个意思。就是上图中,书上说这整个系统(导体球和点电荷)在球外产生的电场可以等效为在球心处的一个电量为+q的点电荷产生的电场。我想如果外表面的电荷应该均匀分布的吧,因为内腔表面的-q和点电荷的+q被静电屏蔽了,球外只剩导体球外表面的+q对外面产生电场,假设导体球外表面的+q分布不均匀,就得不到书中的结论了。当然这只是从书中的题目反推出来的,能否直接证明?
还有内腔表面的-q是否均匀分布?外表面的电荷是不是均匀分布要看外表面是不是均匀的球形。
如果是均匀的形外表面,不论内部的形状是什么样以及电荷分布是否均匀,在外表面以外的电场分布,都相当于球形金属的球心的点电荷产生的电场。
如果外表面不是均匀的球形,外表面的电荷就不会均匀分布,那么只能说在无限远的地方才能作上面的等效。