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程真8719

铜虫 (小有名气)

[交流] 【求助】请问为什么带电金属球上的电荷分布在表面 已有15人参与

在高中,我们学过,如果金属球上带有电荷,那么电荷就会分布在金属球的表面,请问怎么解释这种现象,详细一些。
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快乐的格若咪
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diamondfire

木虫 (正式写手)

★ ★ ★
GrasaVampiro(金币+3): 2010-06-29 09:33:05
金属的价电子是自由移动的。当金属带有电荷以后,起初电子会分布在金属的各个位置。
现假设一个正电荷出现在金属球的中心,那么它周围的电子会移动到这个正电荷的附近,同时旁边的那个金属原子变成了带正电荷的状态。从结果上看,是电子移动导致了正电荷的移动。好,下面我们就以正电荷的移动作为考察对象。
考察正电荷移动到什么位置会使得整个体系最稳定。
当电荷在中心处,它会影响周围较多数电子的规律性,所以不稳定;
当电荷分布在边缘处,它只能影响周围少数电子,因为它的周围有一半空间没有金属原子和电子;
而且当电荷分布在表面时,电荷和电荷之间的相互作用被最大化的弱化了,也会使系统稳定;
当电荷分布在表面时,假设当初电荷的获得是失电子导致的,那么表面的电荷可以抑制进一步产生正电荷,也会使得体系保持稳定;
所以, 电荷分布在表面。

呵呵,这个问题挺有趣,我以前也没仔细思考过,谈谈个人的看法而已。希望能够对你有所帮助。
再烦,也别忘微笑;再急,也要注意语气;再苦,也别忘坚持;再累,也要爱自己。低调做人,你会一次比一次稳健;高调做事,你会一次比一次优秀。
2楼2010-06-29 16:31:01
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gavinliu7390

木虫 (著名写手)

叶落鹰飞

只要看看电磁学的书, 这个问题就变的很简单了。
真理是一点点接近的!
3楼2010-06-29 17:21:00
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夕阳西下

金虫 (著名写手)

由于带电导体带是同种电荷,所以相互排斥,当均匀分布在外表面时,整个电势能最小,如果不是最小,则就会出现电荷运动,而使整个导体的电势能达到最小。
4楼2010-06-30 08:18:53
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程真8719

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
Originally posted by 夕阳西下 at 2010-06-30 08:18:53:
由于带电导体带是同种电荷,所以相互排斥,当均匀分布在外表面时,整个电势能最小,如果不是最小,则就会出现电荷运动,而使整个导体的电势能达到最小。

说实话,我是个外行,但是我知道一点,如果电荷分布在外表面,那么电势能肯定最低,这是不争的事实,但是我想知道为什么电势能最低,请详细告知.
快乐的格若咪
5楼2010-07-05 09:59:06
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程真8719

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
Originally posted by diamondfire at 2010-06-29 16:31:01:
金属的价电子是自由移动的。当金属带有电荷以后,起初电子会分布在金属的各个位置。
现假设一个正电荷出现在金属球的中心,那么它周围的电子会移动到这个正电荷的附近,同时旁边的那个金属原子变成了带正电荷的状 ...

对不起,你的回答好像偏离的我的问题,正电荷附近出现电子,有点莫名其妙了,以前没有仔细想过这个问题没关系,现在细想想,还是很感谢你,如果没人回答上我的问题,金币给你。
快乐的格若咪
6楼2010-07-05 10:09:18
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llynnlynn

金虫 (正式写手)

程真8719(金币+3):谢谢你,虽然很不详细,但是说到要害了,能不能再详细一点呀,先把金币给你了 2010-07-09 08:57:04
引用回帖:
Originally posted by 程真8719 at 2010-06-29 15:53:32:
在高中,我们学过,如果金属球上带有电荷,那么电荷就会分布在金属球的表面,请问怎么解释这种现象,详细一些。

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。
7楼2010-07-05 17:05:29
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jshine

至尊木虫 (著名写手)

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
事态为什么炎凉,我们社会需要什么
8楼2010-07-05 23:44:55
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qecc

金虫 (小有名气)

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。
9楼2010-07-06 09:46:53
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cjw796

金虫 (小有名气)

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。
引用回帖:
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 ...

10楼2010-07-08 16:06:27
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