一个金属球壳,外部是电场,想使球壳内部电场强度处处为零,金属球壳需要接地吗?

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-18
一个带电的金属球壳的内部为什么电场强度处处为零?

一个带电的金属球壳的内部电场强度处处为零是因为导体对内部的屏蔽效应,对于球壳内部任意去一个闭合面,用静电场的两个maxwell方程,就能得到结果.在物理上的解释就是闭合球面电场通量和内部电荷数成正比,以及闭合回路电场的环路积分为0.

1.对于导体,静电平衡时导体内部(我说的是用金属做的那个球壳)肯定没有电场(因为如果有电场,那么就会有电荷定向移动,就没达到静电平衡)。同理,导体表面肯定等势(这要求导体表面带同种电荷)。
2.导体内部没有电荷不为零的点存在(不然就会有电场,与1矛盾),感应电荷集中在导体表面。结合1,2得到导体整体是等势的。
3.静电平衡时,导体内电场是空腔内的正电荷和导体球两个表面电荷产生的电场的叠加(根据2可得,因为没有其他地方有电荷可以产生场了)。要使导体内部没有电场,空腔内正电荷电场从内指向外部,那么导体球两个表面电荷产生的电场从外指向里面。要满足这个条件,且每个导体表面又只能一种电荷,考虑到接地,那只能是内表面带负电。 而这些负电就是从接地线获得的,也就是正电荷流向地面。
4.至于为什么外表面没有带电,因为如果带电,那么就一定会有电场线从金属指向(或者指离)无穷远,那么就与地面、无穷远等势这个要求矛盾(这就是接地的本质)。
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对于外壳接地,还是选ACD。电荷从接地线流到外壳,由于静电平衡,电荷又会从外壳流到内壳。总之就结果而言和内壳接地一样。
有不懂的再问吧

不需要。
金属球壳内的电荷分布将受外部电场影响,使得球壳内部场强处处为零。
球壳是否接地,只是改变了球壳的电势,对壳内的场强分布没有影响。

由于导电的金属屏蔽外部电场,因此金属球壳内部在没有置于任电荷的情况下,则内部的电场处处为零。这与金属球壳是否接地无关。
导电金属之所以能屏蔽外部电场的基本原理(撇开复杂的麦氏方程的推导)是因为,置于电场中的物体会在外部的电场(力)的牵引下,在物体表面会聚集起电荷,来抵御外部电场对内部的作用。而导电金属表面的电荷分布,由于其“导电的特性”会使这些聚集在表面电荷沿外部电场方向均匀分布于整个导体的表面,而使导体内部各处的电场(由表面电荷形成的电场)相杀,总和为零。这就是金属导体屏蔽外部电场的原理。

不需要接地,由于静电屏蔽,球壳内部电场强度处处为0.

高中的解释是,因为这是导体对内部的屏蔽效应
大学的解释是,对于球壳内部任意去一个闭合面,用静电场的两个maxwell方程,就能得到结果。一个是闭合球面电场通量和内部电荷数成正比,以及闭合回路电场的环路积分为0.

响应楼上;

高中的解释是,因为这是导体对内部的屏蔽效应

大学的解释是,对于球壳内部任意去一个闭合面,用静电场的两个maxwell方程,就能得到结果。一个是闭合球面电场通量和内部电荷数成正比,以及闭合回路电场的环路积分为0.

毕业后工程的解释是,无论接地与否,等电位都可以成立。



一个带电的金属球壳的内部为什么电场强度处处为零?
一个带电的金属球壳的内部电场强度处处为零是因为导体对内部的屏蔽效应,对于球壳内部任意去一个闭合面,用静电场的两个maxwell方程,就能得到结果.在物理上的解释就是闭合球面电场通量和内部电荷数成正比,以及闭合回路电场的环路积分为0.

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