静电平衡时净电荷只分布在导体的外表面

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/07 04:59:36
当空腔导体内存在电荷时的情况的证明

静电平衡时,如果是独立带电导体,则同种电荷间的相互斥力使电荷相互间远离到最远,当然只有外表面最远了;
如果是放入电场中的导体,则导体中的自由电子在电场力作用下沿电场力方向运动到不能再运动的地方,另一端就带等量异种电荷,同样是在导体的外表面。
以上是从电荷受力运动的角度来判断的,也可以这样去想:
如果导体内部还存在净电荷,则导体内部场强就不是处处为零,净电荷还受到电场力要继续作定向移动,导体还没有达到静电平衡状态,所以达到静电平衡状态的导体,净电荷只分布在外表面。

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静电平衡导体内部电场应为零,否则会有电荷移动.在导体内部任选一个闭合曲面,根据高斯定理,E*S=4pikQ,这个闭合曲面内应该电荷为0(E为0)。pi为圆周率.
高斯定理的证明:
(注:面积是矢量,有正负之分)
首先从特殊入手,对于一个中心分布有Q电荷的球面,设其半径为r。则在球面处E=kQ/r^2,面积S=4pi r^2.于是易证,电通量ES=4pikQ.
推广到一般。静电场的电场线是闭合曲线,如果一个闭合曲面内没有电荷,那么穿入多少电场线,一定又会穿出多少,既此闭合曲面的总电通量为0。
于是就可以在球面的基础上任意添加或删除这种内部没有电荷的闭合曲面,而不影响总电通量。这样闭合曲面就可以推广为任意形状!
ps:平行板电容器的表达式就能由高斯定理推出来哟!

由于外电场的作用,电荷受到电场力,向表面运动,所以只能停留在外表面.