靜電場中之電中性導體


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1.靜電場中之電中性導體其內電場會為0是因為內部的正負感應電荷造成的電場和外加電廠會抵消,那我把導體接地內部電場是否會為0?

2.在靜電場中放置一電中性空腔導體在內部又放置一電荷+Q,我把電荷+q移近空腔導體為何對空腔內部電場沒有影響,跟剛剛一樣,如果我把導體接地,+q對空腔內部的電場是否會有影響,有的話,為甚麼? 麻煩各位了

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1.靜電場中之電中性導體其內電場會為0是因為內部的正負感應電荷造成的電場和外加電廠會抵消,那我把導體接地內部電場是否會為0?

2.在靜電場中放置一電中性空腔導體在內部又放置一電荷+Q,我把電荷+q移近空腔導體為何對空腔內部電場沒有影響,跟剛剛一樣,如果我把導體接地,+q對空腔內部的電場是否會有影響,有的話,為甚麼? 麻煩各位了

建議這部份內容參考Griffiths "Introduction to electrodynamics"

p.96 conductor開始....

導體內部不會累積電荷(可以利用Maxwell's eqs.證明)

因為導體內只有一有電荷就馬上跑到表面,不會在導體內累積

導體外發生任何事(天塌下來,山崩地裂),導體內(不是指空心內部)是找不到點電荷產生電場

至於空腔導體,如果中空部份帶有電荷則在中空處電場不為零

在稍大的範圍圈一圈closed loop計算其內部電荷與產生的電場

分別在內圈和外圈產生induced charge,外部量不到電場。

假如空腔內無電荷,則在空腔和導體內畫一loop,它必須是封閉的,但導體部份無電場存在(前面提及),所以亦可證得無外來電荷置於中空腔體時,其腔體內部無電場存在

如p.100的圖所示

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建議這部份內容參考Griffiths "Introduction to electrodynamics"

p.96 conductor開始....

導體內部不會累積電荷(可以利用Maxwell's eqs.證明)

因為導體內只有一有電荷就馬上跑到表面,不會在導體內累積

導體外發生任何事(天塌下來,山崩地裂),導體內(不是指空心內部)是找不到點電荷產生電場

至於空腔導體,如果中空部份帶有電荷則在中空處電場不為零

在稍大的範圍圈一圈closed loop計算其內部電荷與產生的電場

分別在內圈和外圈產生induced charge,外部量不到電場。

假如空腔內無電荷,則在空腔和導體內畫一loop,它必須是封閉的,但導體部份無電場存在(前面提及),所以亦可證得無外來電荷置於中空腔體時,其腔體內部無電場存在

如p.100的圖所示

畫一loop,loop內無電荷,不是只能代表平均電場是0,為何可以用高斯定律的概念來看?例如在兩帶電平行板[一個正板,一個負板]間畫一loop,內部一樣找不到電荷產生電場,平均電場算出來是0,可是並不代表說封閉迴圈上各點的電場量值都是0

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先用一個直觀的想法看導體

導體內部有無限的價電子,源源不絕

如果導體內部有電場,將會驅動電荷移動直到導體內部電荷為零為止

所以不會有任何一個電荷,可以當導體內部有電場時,還能屹立不搖的站在原處,不為所動

所以導體內部不會有電荷存在,故導體內部電場為零,不論外面是否帶電? 是否有靜電場?

It's non-negotiable.

再來我們不會用平均電場來看Gauss's law

Gauss's law表示的是當enclosed loop內的電荷量值為零時,此時通過Gauss surface的flux為零

所以內部電場其"變化量"為零(意思是指原本是零就還是零,原本有值依舊是該值,不會改變)

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所以你前述的第一個問題

當討論導體時,其內部不會有電場,所有可能存在的電荷(original charge、induced charge)都只存在於導體表面

而第二個問題

如我剛剛所說

因為導體內部不存在電場(E=0),當導體內部有一個空腔時,我們畫一個loop包含一部份的空腔和一部份的導體,因為導體部份E=0,所以空腔部份的電場分佈,其向量總和為零,而此時我們並未討論到其外面的電荷q,所以空腔內部的電場分佈取決於內空腔電荷,電荷存在,其電場有值;電荷不存在,電場為零。

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先用一個直觀的想法看導體

導體內部有無限的價電子,源源不絕

如果導體內部有電場,將會驅動電荷移動直到導體內部電荷為零為止

所以不會有任何一個電荷,可以當導體內部有電場時,還能屹立不搖的站在原處,不為所動

所以導體內部不會有電荷存在,故導體內部電場為零,不論外面是否帶電? 是否有靜電場?

It's non-negotiable.

再來我們不會用平均電場來看Gauss's law

Gauss's law表示的是當enclosed loop內的電荷量值為零時,此時通過Gauss surface的flux為零

所以內部電場其"變化量"為零(意思是指原本是零就還是零,原本有值依舊是該值,不會改變)

有點似懂非 懂得感覺,學長可以再針對高斯定律得使用方法,多講一點嗎?

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