2008年10月5日 星期日

導體電荷分布

1.帶電導體球電荷分布於表面
說明:
導體球內有自由電子存在,當導體內部存有電荷時,會在電荷周圍建立電場,該電場將會驅使導體內部的自由電子移動,直到電場消失。此時導體球內部的電荷也因自由電子的移動中和電性而消失。

2.電力線垂直金屬表面

說明:

電荷到達導體表面後電荷周圍電場的電力線也必需垂直金屬表面,因為電力線如果沒有垂直導體表面,而電荷所受的電力沿電場方向,此電力將會驅使電荷沿金屬表面移動,直到受力方向垂直導體表面為止。此時電荷雖受電力作用但因為電荷不能離開而停止移動。(當導體帶電量過大時,周圍空氣因游離可以導電,此時導體表層的電荷將進入空氣,因此導體球帶電量將有上限)


3.球形帶電導體電荷均勻分布於表面

說明:

電力線間彼此相互排斥,當電荷達到穩定時,電力線的間距相同,因此電荷分布也驅於均勻分布。


4.不規則形狀的導體表面電荷密度與表面曲率半徑成反比

說明:

正電荷移動方向是由高電位移向低電位,兩相距無限遠的兩導體球,表面所帶的電荷會由高電位導體球移動到低電位導體球。兩導體球表面的電位

V=kQ/R

當導體球之間沒有電位差時,電荷停止移動。導體球的總電量會與球半徑成正比,因此表面電荷密度與半徑成反比。半徑較小的球電荷密度高,周圍電場強度強。因此若將不則形狀的導體視為上述不同半徑的球體,則尖端處曲率半徑小電荷密度高。當帶電量逐漸加大時,尖端附近的電場大較易使空氣游離而導電。當空氣被游離而導電時,導體表面的電荷將透過間端附近的空氣中和,此現象稱為尖端放電




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