Saturday, December 6, 2014

"金属导体"負電荷, 球体内部不可能有电场，否则带电粒子会被电场作用而运动，根据高斯定理，做球内任意闭合曲面，曲面内部的电荷总量为零，所以电荷只能分布在表面上。用电势能的概念也能解决这种问题

[PPT]电场的通量、高斯定律、高斯定律的应用
met.fzu.edu.cn/cai/wsjy/zxm/32gaosidingli.ppt
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在球体内部电场强度与r成正比。 27. 四、选取高斯面原则. 2.高斯面要经过所研究的场点。 1.要求电场具有高度对称性。 3.高斯面应选取规则形状(通常是平面或圆柱面 ...

由于静电屏蔽，球内保证没有电场，如果内部多余有自由电荷，根据高斯定律，就不可能无电场
简单来说，金属球上电子自由移动，那么带有负电荷的电子之间是相互排斥的，那么所有电子之间都要相互远离对方，结果是所有电子都能达到远离其他电子的平衡状态，那么这时对应的情况肯定是电子在金属球表面时，所有电子之间是距离最大的平衡状态。
上面的回答都是从一个侧面解释了这个现象，如果楼主还不明白的话，找本电磁学书好好看看吧。
Originally posted by qecc at 2010-07-06 09:46:53:
简单来说，金属球上电子自由移动，那么带有负电荷的电子之间是相互排斥的，那么所有电子之间都要相互远离对方，结果是所有电子都能达到远离其他电子的平衡状态，那么这时对应的情况肯定是电子在金属球表面时，所有 ...
Originally posted by qecc at 2010-07-06 09:46:53:
简单来说，金属球上电子自由移动，那么带有负电荷的电子之间是相互排斥的，那么所有电子之间都要相互远离对方，结果是所有电子都能达到远离其他电子的平衡状态，那么这时对应的情况肯定是电子在金属球表面时，所有 ...
对角线上的电子是最远距离了，可是相邻的电子距离很小，怎么办呀，这就和你的前提不能自圆其说了。
用高斯定理可以简单证明
因为电荷分布在表面，系统能量最低！
电荷密度-表面尺度之变分为0
:tiger29:
Originally posted by llynnlynn at 2010-07-05 17:05:29:
金属球内带电的话，由高斯定理可求出球内有电场，电荷会在电场力的作用下移动。
金属球内如果带正电，那么球内任一点的电场方向沿径向向外，电场的大小由高斯定理求出后可看出与金属球内场点到球心的距离有关，这样的话正电荷就在电场的作用下向外（即表面方向运动）；如果是金属球带负电，那么球内任一点的电场的方向沿半径指向球心，同样，负电荷在此方向的电场的作用下也是向外运动。
首先电荷分布在表面是导体处于静电平衡状态的结果，而这个电荷是指净电荷（多余的正电荷或负电荷）只能分布在表面。其实金属内部也有电荷分布，只是在很小的范围内正负电荷总量相等。如果金属导体处于静电平衡状态了，内部不可能有净电荷存在，因为如果某个电荷有净电荷的话，势必会吸引周围的异性电荷，就是形成电荷的定向移动，有电荷定向移动的状态不是静电平衡状态。:D
如果电荷在金属内部存在,电荷间的排斥力将会使电荷互相远离,直到两个电荷分布在金属体的两端,此时原子对电子的引力平衡了电子之间的斥力,电子就可以稳定的呆在金属的表面了.
我认为也就一个是电场电荷较为稳定的结果。
前面的回答很有见地。我换个角度来说明此问题。
把金属看成理想导体，即电导率为无穷大，或者电阻为零。
那么金属内部必须无电场强度E。因为有的话，根据欧姆定理(微分欧姆定律，欧姆定律的变体)，j=E*电导率=无穷大(j是电流密度)。这是不符合事实的。有这样一个认识，下面继续。
如果金属内部有个电荷(净电荷)，根据麦克斯韦方程： 散度E=电荷(该有个系数因子，忽略了，希望不会引起误会；这个其实就是库仑定律的变体，希望能直观理解)。那么该处必然有电场强度。这和前面的认识是矛盾的。因此金属内部必然没有净电荷。
高兴了，请送花，或者给分。谢谢高兴
球体内部不可能有电场，否则带电粒子会被电场作用而运动，根据高斯定理，做球内任意闭合曲面，曲面内部的电荷总量为零，所以电荷只能分布在表面上。用电势能的概念也能解决这种问题
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