大学物理,如何分析导体的静电平衡,当接上另一个导体或地面时应该怎么分析电荷,求高手教方法

作者&投稿:彭仇 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
大学物理电场,关于导体接触后电荷分布。~

接触以后,球与壳成为一个导体,所有电荷转移到球壳外部。
结果为球壳外部带电Q+q,其余各处均不带电。
与原来相比,场强分布及电势发生了变化。

问题太多了:
七、1.任意形状的带电导体内部场强均为零。这是因为达到静电平衡时,导体内部没有净电荷,所以这个结论适于任何导体,与其形状无关。
2.电势不一定为零。因为电势是人为规定的,除非规定该带电导体的电势为零。如果规定无穷远处电势为零,那么,按照电势定义可知:【某点电势=把单位正电荷从该点移到无穷远点电场力做的功】,设想把单位正电荷从导体表面移到无穷远处,电场力必定做功,因此电势不为零。

八、1.不为零,此时就像导体壳不存在一样,该处的场强为带电体产生;事实上,导体壳内部强处处为零,是因为导体在带电体产生的电场中发生静电感应从而在导体壳内部产生一个附加电场(感应电荷所产生),该附加电场最终会与外电场平衡——静电平衡;达到静电平衡时,被金属壳包围的空间,内部场强处处为零,这就是静电屏蔽——外电场对导体壳内部没有作用。
2.孤立的带电导体球达到静电平衡时,净电荷只分布在导体球外表面,因为球体曲率处处相等,所以电荷分布是均匀的,即电荷面密度为一常数;对于这样两个导体球,因为相距足够远,所以二者之间不发生相互影响,各自的电荷面密度容易算出不赘述;
用导线将2球相连接之前,用高斯定理容易求出球面的电场强度,进一步能求出球面的电势,电势与球半径成反比,即半径较小的带电球电势较高;
导线将2球连接,因为此前2球电势不等,所以有净电荷从高电势球(半径较小的)沿着导线流向低电势球;

把带电导体接地,接地后,带电导体和地球最终变为一个(很大)导体,达到静电平衡时,净电荷将会分布在这个大导体的外表面,任何导体的外表面面积与地球表面相比都可以认为是零,因此最终导体上的净电荷都流入地球

九、1.将此金属球放入均匀电场,导体内部的电子将在电场力作用下逆着电场线方向定向移动,达到静电平衡时,电子聚集在导体一侧(自己做图可知电子在表示电场线箭尾一侧),另一侧聚集等量正离子
2.类似的略

课本或课堂上,讲的应该很清楚:
导体置于电场E中,导体中的自由电荷(金属导体的自由电荷是自由电子,非金属的可能是离子)在电场力的作用下发生定向移动;结果使得导体两侧(沿着电场方向的)聚集了等量异种电荷(因为导体净电荷为零),于是在导体内部,两侧的感应电荷产生附加电场E',随着感应电荷的不断聚集,E'不断增大,导体内部的场强E-E'不断减小,上述过程就是静电感应过程;当内部场强处处为零时,导体中自由电荷的定向移动停止,此时称导体达到静电平衡状态。
静电平衡的性质:1、导体内部场强处处为零,导体内部没有净电荷;2、导体表面是等势面,导体是等势体;
带电导体的静电感应,导体带电后,在所带电荷的电场作用下发生静电感应,最终达到静电平衡,平衡时净电荷只分布在导体外表面上。
若导体跟其他导体用导线连接,则连接后,净电荷重新分布,二者最终(静电平衡时)为同一个等势体——接地相当于将地球看作一个大导体,地球的表面积与导体相比当然导体的面积可以看作零,这就是一个孤立的带电导体接地后为何不再带电——所有的电荷分布在一个大导体上,导体自身所带的净电荷看作零。


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步庆紫龙: 其实平衡也就是一个状态,它不带电是平衡的,带电也有个平衡 在表面有场强,内部场强为零,不是没得场强,而是各个方向的场强叠加为零 平衡嘛,就是没得自由移动的电荷了.在物理中不管你以哪个方向为默认方向,相应的只有与之垂直的方向 简单说,就是一个十字形,相互垂直,互不影响.若场强不与表面垂直,在那一点的场强水平竖直分解后,就有未抵消的场强,电荷就会受到电场力,移动,那么,平衡也就被打破

旌阳区17333918773: 我归纳的静电平衡的4种情况,请帮我分析一下,带电导体放在静电场中,会有静电平衡吗,电荷如何分布?带电导体放在无电场的环境中,会有静电平衡... -
步庆紫龙:[答案] 1、所谓静电平衡,简单说,就是导体上没有电荷流动. 2、你说的两种情况,最终都会静电平衡. 3、若带电导体放在 向右的 且很强的静电场中,则左边将出现负电,右边为正电. 4、带电导体放在无电场的环境中,静电平衡情况跟课本说的相同.

旌阳区17333918773: 大学物理电磁学:导体静电平衡时的电势能 -
步庆紫龙: 系统的电势能实际 等于 B球的电势能 下面求 B球 表面的电势U R1<r<R2区域的电场分布:E1=Q/4πε0r² 则 B球表面与 A球内表面之间的电势差:U12=∫E1dr=Q/4πε0∫dr/r²=-Q/4πε0r 代入积分上限R2 下限R1得: U12=(Q/4πε0)(1/R1- 1/R2) A球...

旌阳区17333918773: 物理 静电平衡问题 -
步庆紫龙: 1,导体放在外电场中,导体中的自由电子在作无规则热运动的同时,还将在电场力的作用下作宏观的定向运动,从而使电荷重新分布,这个现象叫做静电感应现象,而且导体内的电荷重新分布的过程一直延续到导体内部的场强为零,这时导体没有电荷作定向运动,导体处于静电平衡状态.此时导体所带电和全部处于导体表面,并且在尖端电荷分布比较密集.2,导体所带电荷在静电平衡状态下肯定是分布在导体表面的,因为无论是否有外电场,导体都会达到静电平衡状态,此时导体内部的场强为零,由高斯定理,导体内任意高斯面内的电场强度通量必然为零,所以此高斯面内所包围的电荷代数和为零,由于高斯面是任意取的,所以导体所带电荷只能分布在表面上,导体内没有净电荷.

旌阳区17333918773: 关于导体静电平衡 -
步庆紫龙: 画一不规则物体,由于电场作用会发生电荷移动,如左正右负,这时外电场和导体内部电荷禅生的电场抵消.至于为什么,那需用大学物理知识.如果还不懂可以给我消息

旌阳区17333918773: 物理!从微观角度分析下金属导体放到电场中,从开始到静电平衡,该过程中导体内部的电子是怎么传递的?? -
步庆紫龙: 又不是所有核外电子都从一端跑到另一端,比如说自由移动的电子受库伦力从左端移动到右端静电平衡,而右端显负性主要依赖于该导体右端的电子,左端移动到右端的电子较少,因为自由电子虽然自由但是也懒惰嘛^_^,然后反向电场不断变大使得合场强趋近与零,这个过程中,电子移动越来越不积极.平衡后电子停止左右运动,振动形式还是有的.

旌阳区17333918773: 求大学物理问题,静电平衡 -
步庆紫龙: 静电平衡时导体内任一点场强为0,即:σ1/2ε +E0-σ2/2ε=0 由电荷守恒:σ1+σ2=0 联立解得:σ1=-2εE0 ,σ2=2εE0 右侧面外附近的场强:E=E0+σ1/2ε +σ2/2ε= E0

旌阳区17333918773: 如何理解静电平衡 -
步庆紫龙:[答案] 我现在就在教高中物理,这个你要贴一道题目出来才行啊!我先讲些内容,你在把不懂的题贴一道出来,这样才能讲清楚,基础原理是异性排斥,同性相吸,导体内部一定无电场,导体内的电荷受到的电场力合力为零,电荷由于相互排斥会聚集到外...

旌阳区17333918773: 静电平衡的问题 -
步庆紫龙: 首先要明白静电平衡是对导体而言的,只有导体才能达到静电平衡.静电平衡时导体成为一个等势体,内部电场强度为零,但导体仍然可能带电(感应电荷很重要),这与内部电场强度为零是有联系的.外界带电体靠近时,会使导体内部电荷受到电场力作用而运动,从而正负电荷分开,这些感应电荷产生与外界电场相反的电场,当两种电场大小相等时,导体内部电荷受力均衡,不再运动,导体达到了静电平衡,此时导体内部合电场为零(感应电荷的电场与外电场抵消).静电平衡的实现不需要接触,仅仅感应就可以,接触当然也能达到.总之,一般情况下的静电场中的导体在一定时间后都会到静电平衡.

旌阳区17333918773: 为什么处于静电平衡状态下的导体空腔内场强也为零 ? -
步庆紫龙: 静电平衡过程 无论导体是否带电,一旦其处于外电场中,在外电场E的作用下,导体内的自由电子受到电场力的作用,将向着电场的反方向做定向移动,因而产生的感应电荷所附加的感应电场E 0与外电场E相反,E 0阻碍导体内的自由电子的定...

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