Question

为什么静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面？

Answer 1

问：为什么静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面？

答：静电平衡时,如果是独立带电导体,则同种电荷间的相互斥力使电荷相互间远离到最远,当然只有外表面最远了；如果是放入电场中的导体,则导体中的自由电子在电场力作用下沿电场力方向运动到不能再运动的地方,另一端就带等量异种电荷,同样是在导体的外表面.以上是从电荷受力运动的角度来判断的,也可以这样去想：如果导体内部还存在净电荷,则导体内部场强就不是处处为零,净电荷还受到电场力要继续作定向移动,导体还没有达到静电平衡状态,所以达到静电平衡状态的导体,净电荷只分布在外表面.

问：为啥导体内部有电荷内部场强就不为零？

答：这要从导体的静电平衡原理去理解，当导体处于外电场中，电场力会使得导体内的自由电荷定向移动，电荷重新分布，导体内部产生一个附加电场，当附加电场的恰好平衡外电场时，内部自由电荷不再定向移动，达到静电平衡。如果在导体内另附一个电荷（不能自由移动的），则这个电荷就在周围空间产生电场，这电场是导体内自由电荷不管如何分布都无法平衡的，所以内部电场强度也就不可能为零。也可以理解成这时对导体内的不能自由移动的电荷来说，内部已不是内部。

问：那要是内部的的电荷是一个正电荷一个负电荷不是也可以吗？

答：只要有电场的存在，即只要电场不为0，所有电荷都会收到电场力的作用而发生运动，直至运动到导体的表面为止。也就是说，在导体的内部，所有的电荷都是自由电荷，只要确定导体内部有电荷，就一定说明其内的场强不为0； 2、一个带负电荷的金属球壳，其上所有电荷都分布在表面上，此时任何的电荷都处于静止的状态，即此时金属球壳就是一个“等势体”，其所有位置上的电势均相等；判断任意两处电势高低，就看这两点间有没有电荷移动就成了； 3、没看懂题中哪里来的感应电荷？！是不是原题描述有误？ 4、电场为不为0，要看我们所研究的区域内有没有静电荷的存在，只有有静电荷存在，那么肯定就有电场。

问：谢谢您！最后问下为啥导体外表面越尖锐位置电荷密度越大？

答：物体尖锐处曲率大,电力线密集,因而电势梯度大,故电荷在导体表面越是尖突的地方分别密度越大.