求助 有关静电屏蔽 球壳电势的问题
等一等
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用电压表测,你会发现,ac间无电压,ab间有---ab间不是等势面
根据电量等量,所以ab都带电
次而,大地是导体,会将相同电子导离在远处。而电子不会消失,a中电子等量仍在
答案:D
(1)不能认为处于静电平衡状态的导体内无电场,事实上,导体内部每一点都有两个场强,只是叠加的结果使得该点的和场强为0,处于静电平衡状态的导体感应电荷在导体内任意一点的场强E’与外电场在该点的场强E0大小相等,方向相反。
(2)电场中的导体一定是处于静电平衡中的导体内部场强处处为0导体表面场强垂直于导体表面,因此当电荷移动时不受电场力的作用,也就没有电场力做功所以导体内电势差为0即等势体。
Happy New Year !
楼主的问题是:
为什么球表面带的电荷对球内部还有电势?不是都静电屏蔽了么?
答:
1、按照电势的定义,应该是电场强度点乘位置矢量,积分到无穷远。
从球体内积分到球面,再从球面积分到无穷远,所以外面的球壳
上所带的电荷对球内的电势分布potentail distribution之贡献是无
法忽略的。
2、屏蔽效应,shielding effect,其实是指 elimination,就是抵消的
意思。
从这个角度理解屏蔽,才能理解屏蔽的实质:不是挡住,而是抵消。
根据高斯定理,在任何球对称带电体的外面,都可以把带电体所产
生电场分布跟电势分布,当成同电量的带电点电荷对待。因此,
以钠的原子结构为例,对第一个shell的两个电子来说,每个电子都
受到11个正电荷的吸引;而对于第二个shell上面的每个电子来说,
却只受到9个正电荷的吸引;对于第三个shell上的一个电子来说,
仅仅受到一个正电荷的吸引。这就是shielding effect。
3、回到楼主的问题,球面上的任何一点处的微元电荷对四面八方,无
论什么地方,都有电场强度的贡献,也有电势的贡献。电场强度是
矢量,有cancel each other的可能,而电势是标量,况且同一个球
面上静电平衡时的电荷,一定是同种电荷,电势是无法互相抵消的。
从这几个方面来综合分析,球面上的任何带电微元,在球内任何一点
的电场强度,都抵消为0。这个现象,被一些教师歪解成屏蔽,是很不
妥当的。但是电势,就没有抵消的可能存在,所以对内依然有电势贡献。
再结合刚才的图片,上面用红色标志的就是结果,只是把Qa、Qb改成
你的题目上的Q、q而已。
首先,无穷远处电势被定义为零点,而球壳的电势应该通过从无穷远到球壳的电势差计算,故而计算球壳的电势时,应该考虑外部引起的电势差而不是内部。
其次,静电屏蔽和屏蔽的两个空间中各自的电场线(或者说电势分布)无关。显而易见,当球壳内部有源电荷时,球壳的内部是有电场的,因为这个电荷一定会发出电场线。因此,球壳中心的电势是它到球壳和球壳到无穷远两个电势差之和。
球壳中心的电势不能简单地只通过内部来计算的原因是,只凭内部的电荷分布不能知道它和无穷远的电势差。
我想你一定用不到这个回答……但我还是写在这里了,为了让更多人看到。我刚刚也读到程书这里。三年前,你提问的时候也在搞竞赛吧……现在你应该已经进入大学不少时间了,希望你已经如愿进入希望的大学。
球壳外的电势是k*q/a(用电势叠加原理,点电荷q,,均匀带电球面-q,均匀带电球面+q三者叠加), 球壳中性的电势是点电荷q在此处产生的电势.
利菊比沙: 在这里球壳的电势和球壳中心的电势是两回事. 首先,无穷远处电势被定义为零点,而球壳的电势应该通过从无穷远到球壳的电势差计算,故而计算球壳的电势时,应该考虑外部引起的电势差而不是内部. 其次,静电屏蔽和屏蔽的两个空间中...
柏乡县13024578619: 静电屏蔽……在两个同心导体球壳之外有一个正电荷Q,内部导体球壳接地,求内球壳的感应电荷~我怎么感觉不对啊都静电屏蔽了为什么还有电荷?请问为... - ?
利菊比沙:[答案] 内球壳将带负电. 这是因为内球接地了.如果不接地,那么内球不带电,并且和外球等势. 因为外球壳在Q的电场中,它的电势>0,假设无穷远处电势是0. 那么如果内球壳不接地,它电势和外面等势,也是>0.一旦接地,它电势是0,就会出现负电荷,...
柏乡县13024578619: 两相互绝缘的同心导体球壳,内球壳带+q电量,外球壳接地,外球壳带电多少,为什么? - ?
利菊比沙:[答案] 外球壳接地即电势为0,因此外球壳外无电场线,即壳外电势处处为0(静电屏蔽). kq/R+kQ/R=0,所以外球壳带电 -q.
柏乡县13024578619: 求均匀带电球壳的电势分布,已知内球面的半径为R1,电量为Q1,外球面的半径为R2,电量为Q2 - ?
利菊比沙: 如果不是非要列式计算的话,从理论上就可以分析出来 静电屏蔽的定义就是,内部不影响外部,外部也不影响内部 所以R1内部电势分布:只跟内球面有关系,外球面不产生影响,球壳内部任意一点电势为零(这是个结论吧~) R1到R2范围:外球面对此范围的产生的电势为零(同样是上面那个结论),内球面产生的电势可以等效为电量为Q1的点电荷在中心处产生的电势:-kQ1/r,R1<r<=R2 外球面外部电势分布:内球面不产生影响,等效为Q2的点电荷在中心产生的电势:-kQ2/r,r>R2 在球壳上的电势分布,应该不需要掌握的,除非要搞物理竞赛 那个求解不当面讲,不好说清楚了,可以去请教老师 有问题再问~
柏乡县13024578619: 与静电屏蔽有关的物理题,麻烦把四个选项为什么错解释一下在原来不带电的空心金属球壳外面放置一个正电荷.A,B,C三点分别位于球壳外部,球壳实体中和... - ?
利菊比沙:[答案] 选项C正确. 如果我没看错,题中是说A点位于球壳外部,不是说在外表面! 首先,在A点处是有电场的,即场强不为0,但因A点不在球表面上,A、B电势肯定不相等,选项A错; 在达到静电平衡的金属球壳实体中,处处场强为0,而球壳的空腔内没...
柏乡县13024578619: 球壳内有正点电荷,外表面接地,由静电屏蔽知外表面电荷为零,但内表 - ?
利菊比沙: 这是因为导体能让电荷自动移动,重新分配,使得内表面存在的电荷与空腔导体内置电荷的共同作用,在导体外界产生的合场强处处为零.所以不会对外界造成影响.
柏乡县13024578619: 物理 静电屏蔽 题目 - ?
利菊比沙: 球壳上的电荷密度在减小. 球壳具有对称性 可以把所有电荷看成在球心处 E=k*(Q/(L*L)高斯定理可以解释这个问题在静电场中,由于自然界中存在着独立的电荷,所以电场线有起点和终点,只要闭合面内有净余的正(或负)电荷,穿过闭合...
柏乡县13024578619: 静电屏蔽器什么时候内部或外部电势为零? - ?
利菊比沙: 1.实际问题中,一般默认无穷远或大地的电势为0. 2.由上可知,静电屏蔽器接地时,屏蔽器上任何位置电势都为0. 3.静电屏蔽器接地,被屏蔽空间内无电荷,内部与屏蔽器整体等势,内部电势为0. 4.静电屏蔽器接地,内部有电荷,外部无电荷,外部与屏蔽器整体等势,外部电势为0.
柏乡县13024578619: 请问静电屏蔽是什么原理我是想问这个问题,一个金属球壳,球壳外有 ?
利菊比沙: 直观的说,这是因为,电场线必须有始有终.如果球内有场强的话,那么其电场线将起始于球壳,并终止于球壳.那么终止点的电势将低于起始点的电势.然而根据静电平衡,球壳上各点电势应当相等.这是矛盾的.所以,球内不能有电场线,亦即不能有场强. 严格的证明需要用到麦克斯韦方程在等电势边界条件下的解的性质.这属于数学物理方程的问题.
柏乡县13024578619: 同心薄导体球壳,内球壳的电势怎么算 - ?
利菊比沙: 一导体球半径为r1.外罩一半径为r2的同心薄导体球壳,外球壳所带的总电荷为q,而内