导体上电荷的分布剖析

人民教育出版社出版的高中物理选修3—1,第一章 静电场的第七节静电现象的应用,即P25页“导体上电荷的分布”这样叙述:

……,静电平衡时导体上的电荷分布有以下两个特点:

(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面。

(2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。

我认为上面两点“(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面。”这一说法欠妥,值得商榷。其理由如下:

一、静电平衡状态

将一个不带电的金属导体ABCD放到场强为EO的电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下逆着电场线定向移动,使导体的一侧聚集负电荷,而导体另一侧却出现等量的正电荷,导体两侧出现的正负电荷在导体内部产生与EO方向相反的电场E1,E1与EO叠加的结果使原场强逐渐减弱,直至导体内部各点的合场强等于零为止,于是导体内的自由电子不再发生定向移动。这种状态,我们就说导体达到静电平衡状态。

二、静电平衡状态下导体的电场特征

1、处于静电平衡状态的导体,导体内部的场强处处为零。

2、处于静电平衡状态的导体,其表面上任意一点场强方向跟表面垂直。

3、处于静电平衡的导体是一个等势体,其表面是一个等势面。

三、静电平衡状态下导体的电荷分布特征

1、导体内部不存在宏观定向移动的自由电荷,但存在做无规则热运动的自由电子。

从静电平衡状态的定义我们知道:因导体处于外加电场中,在导体两端感应出等量异种电荷,从而产生一个感应场强与原电场叠加,在二者大小不等时,外电场强强于感应场强,电子所受合力方向与原场强方向相反,继续有自由电子定向移动,直至感应场强与原场强大小相等,此时,导体内合场强处处为零,导体内部自由电子不受电场力的作用,或者说所受电场力的合力为零。这样,导体内部跟没有施加电场时的情景一样,故没有移至导体表面的自由电荷又开始做杂乱无章的热运动。可见,处于静电平衡状态下的导体、导体内部仍有自由电子,只是这些自由电子不再做出宏观的定向移动而已。

2、导体内部有电荷,既有正电荷也有负电荷

从物质微观结构我们知道,任何物质本身就是由带电粒子组成的,一般情况下,物体对外显电性而呈电中性,是因为物体内正负电荷相等。而金属导体容易导电的原因是在金属导体中存在大量自由电子,要知道,在导体发生静电感应的过程中,定向移动的仅是自由电荷,物体内部的正粒子并没有也随之移动到导体的外表面。由此可知,处于静电平衡状态下的导体内部存在正电荷也存在负电荷。

3、净电荷只分布在导体的外表面

所谓净电荷,是指导体内自由电子和阳离子的总量达到“电中和”以后多余的电荷。

带电导体可视为处在它自己所带电荷的电场中(只有电荷周围才有电场),当导体达到静电平衡时,内部的场强处处为零。假若还有净电荷在导体内部的某点,这个电荷周围必产生电场,使得导体内部各点场强不可能处处为零,这与静电平衡状态的性质相矛盾。因此,导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面。

综合以上观点,我认为教科书中处于静电平衡时,导体上的电荷分布特点(1)这样表述:导体内部没有定向移动的电荷,净电荷只分布在导体的外表面。是否更为恰当些?这只是我个人的浅见,还望专家和同仁们给予批评指正为谢!

导体上电荷的分布剖析

转载请注明出处学文网 » 导体上电荷的分布剖析

学习

道德与人性的关系

阅读(19)

本文为您介绍道德与人性的关系,内容包括道德沦陷还是人性扭曲,道德与人性内容简介。【摘要】道德教育的实践只有合乎人性、完善人性和发展人性,才能够真正具有实效性。因此,从人性的角度来探讨道德教育,并在具体的实践中始终坚持人性原则,不

学习

黑臭河道的治理

阅读(21)

本文为您介绍黑臭河道的治理,内容包括黑臭河道治理,黑臭河的原因及治理。摘要:本文通过详细分析城市黑臭河道的成因及治理方法,在此基础上结合上海城市河道的实际情况,对采取各种治理方法的优缺点进行对比,得出上海河道的治理采用生物-生态

学习

钢筋的连接方法

阅读(16)

本文为您介绍钢筋的连接方法,内容包括钢筋机械连接有几种,钢筋挤压式套筒连接。钢筋接头连接形式:绑扎搭接连接焊接连接机械连接

学习

走进少儿形体芭蕾

阅读(21)

本文为您介绍走进少儿形体芭蕾,内容包括60分钟芭蕾形体训练,成人芭蕾形体课文案。迎着素质教育的春风,少儿形体芭蕾,一个全新的课程,走进了我们学校,由我担任了一年级的形体教学。下面就谈谈自己的体会。

学习

记入《圣经》的埃及王

阅读(28)

本文为您介绍记入《圣经》的埃及王,内容包括圣经里的埃及王,圣经法老王。他还是一个建筑师,几千年后美国人仿照他的思路,雕刻了著名的总统山。

学习

生态护坡和削坡在浅层滑坡治理中的应用

阅读(30)

本文为您介绍生态护坡和削坡在浅层滑坡治理中的应用,内容包括削坡滑坡治理技术,滑坡与柔性生态护坡。摘要:指出了浅层滑坡的诱发因素主要是强降雨和人类工程活动的影响,其主要治理方法为削坡,挖去滑动的土体,然后采用浆砌片石或挂网喷浆等方

学习

浅论《水浒传》中武松的性格之美

阅读(18)

本文为您介绍浅论《水浒传》中武松的性格之美,内容包括水浒传中对武松的感悟,水浒传的武松的体验和感悟。关键词:《水浒传》;武松;性格美;魅力

学习

美国反腐中的白水案

阅读(23)

本文为您介绍美国反腐中的白水案,内容包括美国建国以来的十大反腐案件,美国八大反腐案例。总统掌权不致富,

学习

浅谈音乐的语言

阅读(21)

本文为您介绍浅谈音乐的语言,内容包括浅谈音乐与语言,论音乐语言的发展。加强音乐教育是深入推进素质教育的重要举措之一。音乐语言是一种特殊的、既简单又复杂的语言,也是一种没有国界的语言,他是一面镜子、一座桥梁,也是人们探索不同时期

学习

企业经济效益

阅读(28)

本文为您介绍企业经济效益,内容包括企业的经济效益怎么写,企业社会效益和经济效益模板。一、企业财务管理相关概念解析

学习

孤独的人都要吃好饭

阅读(38)

本文为您介绍孤独的人都要吃好饭,内容包括孤独的人要吃饱饭完整版,孤独的滋味。记住了,孤独的人,一定要吃好饭。

学习

刚构桥钢束配置及调束方法

阅读(34)

本文为您介绍刚构桥钢束配置及调束方法,内容包括框构桥一体支模的方法,曲线桥钢束的布置。摘要:现代大跨度桥梁大多为预应力混凝土结构,因桥梁结构受力复杂,钢束的布置成为桥梁设计的难点,不仅钢束的数量对结构有决定性影响,同时钢束的位置对

学习

“经济理性”及其现实困境

阅读(26)

本文为您介绍“经济理性”及其现实困境,内容包括经济理性模型,理性经济法则的意思。[摘要]“经济理性”自18世纪亚当・斯密提出以来,经历了两个参世纪的发展和修正,其基本内涵即“不断追逐,效益最大化”“并没有改变,且经由市场绎济的发展而

学习

分布式系统的应用

阅读(24)

本文为您介绍分布式系统的应用,内容包括分布式应用通俗解释,分布式计算原理与应用。摘要:随着计算机网络的出现,分布式计算成为可能。当用户需要完成任何任务时,分布式计算提供对尽可能多的计算机能力和数据的透明访问,同时实现高性能与高可