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等位面和导体
24.9
考虑一个半径为 R 的球形导体,其所有电荷均处于静止状态。导体内部的电场为零,而外部的电场则与径向距离的平方成反比。
现在假设导体表面外的电场具有切向分量。
这种切向分量意味着导体内部也存在电场的切向分量,从而导致电荷沿矩形回路移动。这将破坏系统的静电特性。
因此,导体表面外部不可能存在电场的切向分量。电场只能垂直于导体表面,使得导体表面成为等势面。
考虑两个由细导线连接的球形导体,它们的半径、表面电荷密度和电荷量各不相同。
此处,整个系统为等电势,两个球体处于相同的电势。将电荷用表面电荷密度表示可知,曲率半径越小,表面电荷密度和电场强度越高。
对于所有电荷都处于静止状态的导体,导体的表面是等电位的。 电场总是垂直于等势面。 因此,在带静电荷的导体中,导体外部的电场总是垂直于导体表面。 电场的任何横向分量都会导致电荷在导体内移动,从而违反系统的静电性质。 在静电情况下,如果导体有一个内部没有电荷的空腔,则空腔表面的任何地方都不可能有电荷。…