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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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shuguan

铜虫 (初入文坛)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
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
19楼2012-04-18 12:31:21
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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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