为什么带电导体内部没有净电荷,多余的电荷分布在外表面?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-16
为什么电荷只分布在导体的外表面上,导体内部没有净电荷

严格地讲,导体的内表面、外表面都叫外表面。
导体内部是指金属的那部分,对于腔而言,就是两个球之间夹的部分。也就是说,内表面不是内部。
导体内部没有净电荷,这里说的内部就是严格意义上的内部。
内表面并不是总不带电,但内部总是不带电的。比如一个空心导体腔圆心处有一正电荷,那么导体腔内外表面都会感应出电荷。

法拉第圆筒的外表面是指(内表面+外表面),内部是指导体金属的部分。它是处于静电平衡的,它的外表面带电,内表面不带电,内部没有净电荷,腔内及导体内部的场强处处为零。之所以这样平衡,你可以理解为这些所有的净电荷相互排挤,都排挤到外壁不能排挤为止。

【补充】至于内表面无净电荷,我们可以通过反证法来证明:
【证】假设内表面有正的净电荷,那么这些电荷必然发出电场线。由于金属内部是没有电场(没有电场线)的,故而这些由内壁正电荷发出的电场线不会穿过圆筒而到达外部。因此它们的指向都往腔内,很明显,这些电场线找不到一个终止的地方(因为电场线终止于负电荷或无限远),所以这些电场线不应该存在,故内表面没有净电荷。

实际上,严格的理论证明可以通过高斯定理来完成,这涉及大学电磁学的相关内容,如果你有兴趣,可以去查阅资料,自己完成,不难。

是的,正负净电荷只存在表面,内部的场强为0
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.

好,我来答。 因为电荷会因为彼此间的经典斥力而移动,如果导体内部电场不为0,那么导体内部就会一直有电子在移动,这不符合能量守恒。因此,导体内部没有电荷移动,也就是静电平衡,导体内部的电场为0.那么电荷就会分部在表面。

静电感应与静电平衡
在金属导体内部有大量可以任意移动的自由电荷,这些电荷在做无规则热运动。如果无外力作用,整个导体呈电中性。当在导体周围加上电场,电荷受到恒定外力作用,自由电荷会发生定向移动,导体就会出现一端带正电,另一端带负电的现象。
我们把导体中的电荷在外电场作用下发生重新分布的现象叫做静电感应。导体上因感应而产生的电荷叫做感应电荷。
导体的特点,是它具有可以自由移动的电荷,这些自由电荷在电场中受力后会做定向运动。
“静电平衡” 则是指导体中的自由电荷所受的力达到了平衡,而不再做定向运动的状态。
详细情况,你还可以百度一下。

  • 关于静电平衡时电荷分分布的几个问题
    答:没有静电荷。为什么呢?证明用反证法如下:因为道题内部处处场强为零。任取一点,假设此点有净电,那么这一点所有的电荷总量必定不为零,则根据库伦定律 E=kQ/r^2 ,这一点周围的电场叠加肯定不为零。这就与内部处处场强为零矛盾。于是得证,导体内部没有净电荷,电荷分布在外表。
  • 为什么静电平衡时导体内部没有净电荷
    答:该合场强=0,而这里感应电荷,可以是原导体带的净电荷,也可能还有导体内的正负电荷感应出来,加之如果内存在净电荷(不可能同时有正负净电荷,因为要中和),其必将在彼此的排斥力的作用下跑得离对方尽可能的远(互相跑到对边的表面来最远),这样一来内部就不可能有净电荷存在。
  • 导体静电平衡, 内部既无正电荷,也无负电荷
    答:我们知道金属导体中有大量的自由电子,它们带有负电荷,还有很多失去外层电子的正离子,它们带有正电荷。这些都可以叫“静电荷”但是当导体不带电时,导体的正负电荷数是相等的。我们说导体不带有“净电荷”,当我们用某种方式使导体的自由电子数减少,这时导体就具有了多余的正电荷,我们就说导体带有正的...
  • 静电平衡状态下为何导体中不会有净电荷? 请说明理由!谢谢!
    答:电荷分布在表面上。导体:有自由移动的电荷。如果内部有净电荷,则由于电荷之间的库仑力,电荷将发生运动,就不会达到静电平衡。
  • ...和静电平衡后的实心导体球两者的内部有没有电荷,电荷是怎样分布的...
    答:孤立的实心导体球,内部有没有净电荷。自由电子全球均匀分布;静电平衡后的实心导体球,内部也有没有净电荷。正负电荷各分布在球的外表面的两个部分,分布的原则是:他们的电场要能抵抗外部电场,使实心导体球内部的电场为0。带有净电荷的孤立导体,由于同号电荷的相互排斥,当导体达到静电平衡时,导体...
  • 为什么静电平衡时导体内部没有电荷,电荷只分布在为表面不对?_百度知 ...
    答:为什么静电平衡时导体内部没有电荷,电荷只分布在为表面不对?因为任何导体内部都有大量电荷(物体由原子构成,原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,电子带负电),静电平衡时,内部还有大量正负电荷,只不过它们电量相等,不显电性,也即说没有净电荷(也即多出来的电荷),这时净电荷分布在导体表面...
  • 导体本是显电中性,为什么达到静电平衡后,内部净电荷为零,而导体外表面...
    答:导体原来是显电中性的。只有放入电场中后,才有静电平衡需要讨论。这时当然就不再说它显电中性了(没有这样说法了),虽然电荷总量还是0.静电平衡后,电荷分布在外表面,这是基本的结论。你可以这样理解,外表面电荷在电场的作用下,像两端集中(具体正或负电荷移动反向与电场反向有关)。如果中间还有...
  • 如图,为何只有导体外表面有净电荷,内表面没有?
    答:如果内部有净电荷,由于导体内的电荷可以自由移动,就会相互排斥,尽量远离,最终还会到导体的外表面。
  • 物理问题
    答:我们就说导体带有正的“净电荷”,反之就说导体带有负的“净电荷”。可见所谓“净电荷”是指整个导体或导体的某部分(静电感应时)的正负电荷之差。所以一个导体达到经典平衡以后,就没有多余的电荷,也就是没有净电荷。但是这是总体,而表面还是有净电荷的,内部没有,因为合场强为0。
  • 为什么空腔导体内表面无电荷,而外部有电荷?
    答:,这样E,σ不为零,所以不能带有同种电荷使空腔导体带电,那么有人说那让内表面带有异种电荷,使内部的净电荷∑q=0不就行了吗?答案是否定的,这样内表面必然出现电势差,发现和静电平衡的条件的推论,导体为等势体相矛盾,所以不可能内表面带有任何电荷,如果空腔导体带电只有外表面带有相应电荷 ...