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导体的静电平衡
金属导体中的自由电子,它们时刻做无规则的微观运动(“热运动”)。当自山电子
到电汤力(成其他力)作用时,会在热运动的基础上附加一种有规则的宏观运动,形成电
滅。当导体中自由电子不做宏观运动(没有电流)时,我们说导体处在静电平衡的状。
处于静电平衡的导体具有以下特点:
(1)导体内部任意一点的电场强度等于零。
因为,如果有一点杨强不为零,该点的自由电子就要在电场力的作用下做宏观运动,
于是就不是静电平衡。
(2)导体表面上任一点的场强必定垂直于导体表面。
这是图为,如果不乘直于导体表面,则可将电场强度E分解成一个法向分量E,和一
个切向分量E,.导体表面的电荷将在场强切向分量E,的作用下移动,这又是和静电平衡
相矛盾的。
(3)导体在平衡条件下是等位体,导体表面是等位面。
即导体上任意两点间的电位差等于零。因为,如果不这样,这两点间就会有电场,就
会有自由电荷的定向移动,这是与静电平衡条件不相容的。
(4)在静电平衡条件下,电荷都分布在导体的表面上,导体内部任一小体积元内的净
电荷等于零。
这是必然的,因为,如果导体内部有净电荷,这些电荷周围有静电场,这就与导体在电
场中达到静电平衡时其内部任一点场强等于零的结论相矛盾。
(5)导体在电场中达到静电平衡时,其表面上电荷的分布不一定是均匀的,一般地
讲,表面曲率大的地方,电荷密度大;表面曲率小的地方,电荷密度小。
2.4.2静电感应
处在电场中的孤立导体,则外加电场对导体的自由电子将产生力的作用,使它们逆著
电场的方向运动。结果是导体的一端出现负电荷,而另一端出现正电荷,这种现象叫静电
感应。如图2.9所示。当外电场撤掉时,正、负感应电荷会迅速移动并中和,该孤立导体
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