導(dǎo)體的靜電平衡

金屬導(dǎo)體中的自由電子，它們時(shí)刻做無(wú)規(guī)則的微觀運(yùn)動(dòng)(“熱運(yùn)動(dòng)”)。當(dāng)自山電子

到電湯力(成其他力)作用時(shí)，會(huì)在熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上附加一種有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)，形成電

滅。當(dāng)導(dǎo)體中自由電子不做宏觀運(yùn)動(dòng)(沒有電流)時(shí)，我們說(shuō)導(dǎo)體處在靜電平衡的狀。

處于靜電平衡的導(dǎo)體具有以下特點(diǎn)：

(1)導(dǎo)體內(nèi)部任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于零。

因?yàn)椋绻幸稽c(diǎn)楊強(qiáng)不為零，該點(diǎn)的自由電子就要在電場(chǎng)力的作用下做宏觀運(yùn)動(dòng)，

于是就不是靜電平衡。

(2)導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)必定垂直于導(dǎo)體表面。

這是圖為，如果不乘直于導(dǎo)體表面，則可將電場(chǎng)強(qiáng)度E分解成一個(gè)法向分量E，和一

個(gè)切向分量E，.導(dǎo)體表面的電荷將在場(chǎng)強(qiáng)切向分量E，的作用下移動(dòng)，這又是和靜電平衡

相矛盾的。

(3)導(dǎo)體在平衡條件下是等位體，導(dǎo)體表面是等位面。

即導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電位差等于零。因?yàn)?，如果不這樣，這兩點(diǎn)間就會(huì)有電場(chǎng)，就

會(huì)有自由電荷的定向移動(dòng)，這是與靜電平衡條件不相容的。

(4)在靜電平衡條件下，電荷都分布在導(dǎo)體的表面上，導(dǎo)體內(nèi)部任一小體積元內(nèi)的凈

電荷等于零。

這是必然的，因?yàn)椋绻麑?dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，這些電荷周圍有靜電場(chǎng)，這就與導(dǎo)體在電

場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)其內(nèi)部任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零的結(jié)論相矛盾。

(5)導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)，其表面上電荷的分布不一定是均勻的，一般地

講，表面曲率大的地方，電荷密度大；表面曲率小的地方，電荷密度小。

2.4.2靜電感應(yīng)

處在電場(chǎng)中的孤立導(dǎo)體，則外加電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體的自由電子將產(chǎn)生力的作用，使它們逆著

電場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)。結(jié)果是導(dǎo)體的一端出現(xiàn)負(fù)電荷，而另一端出現(xiàn)正電荷，這種現(xiàn)象叫靜電

感應(yīng)。如圖2.9所示。當(dāng)外電場(chǎng)撤掉時(shí)，正、負(fù)感應(yīng)電荷會(huì)迅速移動(dòng)并中和，該孤立導(dǎo)體