Question

【高手题】高中物理感应起电接地问题

请解决下面4个问题——
1、图1：带正电荷的小球感应绝缘金属导体后，A端带-，B带+，若B端接地后A、B端带什么电荷或不带电，接地那端带什么电，为什么。
2、图2：（前面一样省略）若A端接地后（后面一样省略）
3、图3、4以此类推
希望详细解答，谢谢！
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我们老师说第一种和第二种情况其实是一样的，接哪边都是A带-,B不带电，+电导走了（不知道这个说法对不对，网上说是大地上的-电移动到B端与其中和，所以大地带+），判断下谢！

Answer 1

　　利用静电平衡的条件判断就可以了。另外要知道导体中有大量可以自由移动的带负电荷的电子，地球也是导体。还要知道电荷守恒定律，电荷既不能凭空创造，也不会凭空消失，只能从一个物体的一个地方转移到另一个地方或者从一个物体转移到另一个物体。

 

　　比如图1，如果不接地，很简单，在电荷电场的作用下，导体中的自由电子将向左移动，直到导体内部没有电场为止，否则的话电子还会移动，最终的结果是导体内部电场为零，电子不再移动，左端负电右端正电，总的感应电荷之和为零（电荷守恒）。

 

　　如果接地的话地球就会参与到这个过程，地球上的电子将在电场的作用下转移到导体上，当导体和地球组成的系统之间不再有电荷转移的时候就达到了静电平衡，此时导体带负电，负电分布在导体表面，地球带正电，也分布在地球表面，导体表面的负电荷地球表面的正电荷产生的电场与点电荷产生的电场代数和为零（静电平衡）。

 

　　图1和图2是一样的，导体是等位体，接地接到哪儿都一样。1,2中导体带负电，你们老师说的前半句是对的，后半句是错的，有点想当然了，虽然电荷的具体分布不好计算，但是近端和远端一样都是带负电。

 

　　同样的，图3图4中导体中的自由电子将被“推”到地球上，导体带正电，地球带负电。

 

　　高中阶段掌握一些定性的分析方法就可以了，具体求解的话要到大学学习电磁场与电磁波的时候了，可以给你切个图看一下，另外也证明一下我的结论。

　　原题是求解电位的，但是后面也顺便求解了电荷分布。可以看出电荷的面密度是个负值，不均匀分布，随θ是变化的。

　　1、原题--接地导体球问题

 

　　2、感应电荷的分布情况：可以看出任意一点都是带负电的，只是不均匀分布而已。