导体中有自由电荷，当感应结束时，达到静电平衡状态，自由电荷不受力（忽略重力），如果场强不为0，自由电荷一定受力，从而不再平衡，因

静电场中的导体
一、   导体的静电平衡条件
1、静电平衡状态：带电体系中的电荷静止不动时，称为处于静电平衡状态。实验表明，通过电荷在导体上的流动以建立新的平衡所需要的时间仅约10-8—10-10S。
2、静电平衡条件：达到静电平衡时，
（1）  导体内部场强处处为零；
（2）  导体是等势体；
 同时：导体外表面附近的场强与导体表面垂直，导体外表面是等势面。

导体中有自由电荷，当感应结束时，达到静电平衡状态，自由电荷不受力（忽略重力），如果场强不为0，自由电荷一定受力，从而不再平衡，因此导体内部场强为0。
对于金属壳带电，其电荷均匀分布，对称的电荷对中心的场强相抵消，因此中心处场强为0。另外，此时对于壳内任一点场强均为0，可对任一点取面微元得到，也可用高斯定理得到。

标题: 电子的移动 [打印本页]
作者: blackhole    时间: 2009-11-20 19:29     标题: 电子的移动 

电子的定向移动速度很小。开关合上时整个电路马上就出现电流，这是因为电磁扰动以光速传播到导线各处而建立电场的缘故。由于速度过大，根本察觉不到滞后。
考虑另一个问题：带电导体球接地，这也几乎在瞬间完成。然而，这个过程只能用电子定向移动解释。电子移动得那么慢，这个过程如何能够瞬间完成呢？当然，接地后的瞬间，各处新的电场马上产生，使得导体表面各处的电子开始移动。真正移走的电子，应该是接地处附近的电子。但如果带电量足够大，所要移走的电子足够多，就一定需要一个过程。为什么这个过程似乎也察觉不到呢？

[ 本帖最后由 blackhole 于 2009-11-21 09:56 编辑 ] 
作者: blackhole    时间: 2009-11-20 19:40 

看过一篇文章，讨论是否要担心导体带电太多使得表层都不够用，而使得内部也带电。考虑到导体外面的绝缘性能的限制，最多只能使表面上万分之一的原子失去一个电子。而如果考虑导体本身结构强度的限制，也只是使表面上百分之一的原子失去一个电子。
也许，一楼的解答在于，导体的带电量不可能大到使接地过程持续一段可察觉的时间。 
作者: szyrsj    时间: 2009-11-20 20:35 

也许，一楼的解答在于，导体的带电量不可能大到使接地过程持续一段可察觉的时间。

我认为楼主这个解答是正确的。
设想一个极端点的思想实验，一个拳头大的金属球，假如这个球的电子已经完全失去，则可以估算出这个球体所产生的电场是强得非常可怕的。如果有一个人正好在球体旁边，估计这个人会被瞬间杀死。 
作者: dfj    时间: 2009-11-20 21:10 

根据空气的击穿场强估算，大概金属球表面层最多只能失去万分之一的电子。 
作者: blackhole    时间: 2009-11-20 21:34 

这个问题是学生提的，所以，教学相长啊。 
作者: szyrsj    时间: 2009-11-20 23:25 

我曾经想过这么一个实验，假设一大群（极大量）带正电的质子聚集在一个比较小的空间，姑且不管这些电荷斥力，不理会这些正电是如何聚集在一起的。现在这群正电置于真空之中，那么在周围将产生超强的电场，这时会看到什么？
我的想法是，这个超强的电场会把真空撕裂，真空中的虚电子对被分离，电子被吸引了而中和一部分电荷；正电子则被往外推射。
整体上看起来，就好象这群物质不断地往外辐射着正电荷粒子和能量；就象黑洞一样。

[ 本帖最后由 szyrsj 于 2009-11-20 23:30 编辑 ] 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-21 01:24 

这是个好问题。各位没抓住问题的实质意义。



应在于，若是以与光速可比拟的瞬间完成放电。我们关心的应该是对“瞬间与大量电荷移动矛盾”的解释。这时候并不需要特别多的电荷，只要多到超出瞬间容许量即可。我想通过计算可以确定这样的量并大于球承受容许量。

这个问题的解释。是针对电荷本质的！

[ 本帖最后由 翻身陀螺 于 2009-11-21 01:26 编辑 ] 
作者: fantadox    时间: 2009-11-21 01:49     标题: 回复 5# 的帖子 

这很容易解释吧，一根装满水的硬水管子，一头加压，另一头感受到压力，这个速度自然是很快的，但里面的水不需要立即从一头流到另一头。

一个装满了水的硬球，里面的水压特别大，但实际上仅仅产生了一点点压缩，这时候如果你把球上打个洞，那么仅仅流出来一点点水就可以让里面的水压降低到跟外界平衡的状态。

带点金属球接地也是一样的。接地之前，带电金属球上所多余出来的电荷跟金属球上原有的自由电子相比少得可怜，但却产生了很强的电场。接地的瞬间，接触地面的地方电荷迅速被放掉了一些，放掉（或流入）的这些电荷主要是金属球自身的自由电子。金属球上其他地方的电荷并没有从很远的地方跑到接地的地方，仅仅移动了一点点距离而已。 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-21 03:22     标题: 回复 8# 的帖子 

你的回答是有问题的。

若原金属球某区域S带电荷q，放电时流进与流出区域边界的电荷之差是q'，由于，所有电荷都做微小的位移r  

尺度上  r  <<  S    得 l q' l    不=   l q l               即。放电后该区域静电荷不为0，与题涉矛盾。

实际是这样的，若球有个放电的尖把子，则放电前电荷已经集中在尖端了，放电时在尖端瞬间完成。不过多牵涉其他位置的电荷移动问题。

若很大的球均匀带电，拿个尖锥去放电的话，电荷又是怎样会瞬间跑到接触点呢？事实上，尖锥靠近的过程，球内的电荷分布也近乎同步地发生着变化，直到接触时。电荷基本已完成在放电点的集合。

相对于尖锥靠近的速度比较缓慢 电场之于电荷的速度就显得很快。

这个问题来源的本质是 误把放电操作看成脱离“场变动”的了

在这个问题中 放电前 场变动是缓慢的  放电时  场变动是瞬即的。
在闭路开关中 开关时 场变动是瞬即的  

你的回答符合电路中开关后电荷的移动情况。

[ 本帖最后由 翻身陀螺 于 2009-11-21 04:59 编辑 ] 
作者: fantadox    时间: 2009-11-21 04:39     标题: 回复 9# 的帖子 

如果你用来给带电导体放电的不是一个尖端而是一个大的金属平板呢？这种情况下虽然电荷会提前移动，但两个接触之前导体球上的电荷绝不会全部移动到即将接触的那个点上，但放电过程仍然可以很快完成。

导体球上带静电，电量本来就只占自由电子电量的极微小一部分。只要整个导体的自由电子在整体上稍微移动一点点，就可以导致表面上的那一点点剩余电荷被释放掉。

[ 本帖最后由 fantadox 于 2009-11-21 04:41 编辑 ] 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-21 04:52 

引用:
原帖由 fantadox 于 2009-11-21 04:39 发表 
如果你用来给带电导体放电的不是一个尖端而是一个大的金属平板呢？这种情况下虽然电荷会提前移动，但两个接触之前导体球上的电荷绝不会全部移动到即将接触的那个点上，但放电过程仍然可以很快完成。

导体球上带静电，电量本 ... 
平板 的情况 在接触很近的时候电场的分布也较接近于尖端靠近的情况  另外，放电“点”域也变的大些了。


这和微量不微量没有关系。数学分析是通吃的。。。呵呵 
作者: fantadox    时间: 2009-11-21 05:16     标题: 回复 11# 的帖子 

我敢肯定你根本没算过，没算过就不要乱说。无论带电导体球跟接地导体平板距离多近，只要没有接触，电荷都不会集中在点状区域。放电的"点"是否会变大，完全取决于球体和平板的加工精度。你用电像法做做就知道了，不要想当然。 
作者: blackhole    时间: 2009-11-21 09:57     标题: 回复 8# 的帖子 

是的，所以我一楼已经说了，真正移走的电子，应该是接地处附近的电子。现在已经加粗。 
作者: fantadox    时间: 2009-11-21 17:54 

我想你2#的说法已经足以澄清问题了 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-21 22:45 

冷静之后发现了自己的说法也是有问题的。  综合两方观点，我们达成和解如下;


金属球上其他地方的电荷并没有从很远的地方跑到接地的地方，仅仅移动了一点点距离而已。这移动的主要量是在接触之前电场的改变而随变的。这移动的结果是球各处点电荷密度发生差异。

接地的瞬间，接触地面的地方电荷（密度高）迅速被放掉了一些，同时，各处点电荷再发生微微量的移动。使最后的电荷密度各处一样。放掉（或流入）的这些电荷主要是金属球自身的自由电子。

[ 本帖最后由 翻身陀螺 于 2009-11-21 22:52 编辑 ] 
作者: 星空浩淼    时间: 2009-11-22 11:27     标题: 回复 6# 的帖子 

如果你学过重整化，你对你的问题会有一个很好的理解。

其实不需要很多质子聚集在一起，单个的质子也一样，只要无穷地靠近这个质子，质子附近的电场强度会很强，产生真空极化（在这里，你可以把真空看作是介质，真空极化跟介质极化类似），使得质子附近包围着很多负电荷，而远处则包围着正电荷。由于负电荷云在质子附近的包裹（反之，正电荷云包裹着电子），对质子电荷有中和作用，使得对于外在的观察者而言，质子所带的电荷量减少了，我们所观察到的，其实就是这种重整化之后的电荷。如果你离质子越近，越是揭开“负电荷迷雾”看真相，观察到的质子电荷量会越来越大，而质子自身的“裸电荷”量是无穷大的。无穷大的裸电荷被无穷大的真空极化所中和，最后得到一个有限的差值，这就是我们所观察到的电荷量。

此外，通过强相互作用，可以让众多质子聚集在一起（两个质子之间通过色相互作用形成Cooper对，Cooper对的自旋为整数，从而不受Pauli不相容原理影响，可以大量聚集在一起，这相当于质子形成的超流体或Bose-Einstein凝聚）。 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-22 18:10     标题: 回复 16# 的帖子 

质子自身的“裸电荷”量是无穷大

这里的无穷大 为什么是不可怕的 好像有这么一类无穷大是不可怕 在物理上 请达人列出？谢谢



认知即解释 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-22 18:18     标题: 回复 12# 的帖子 

值得一体的是 ，这里带电金属球的平板镜像和点电荷的有所不同 前者变化更生猛一些。


大致像 哑铃 
作者: 翻身陀螺    时间: 2009-11-22 18:23     标题: 回复 15# 的帖子 

事实上 电场和电荷密度是同一事件的不同描述  没有随变关系。


或者说 没有“关系”                   有关系的是 和你的移动 
作者: guijishengwu    时间: 2011-4-23 19:12     标题: 回复blackhole 

与封闭电路中的情况相比，带电导体球所带的电量是很小的，而电动势很大，所以接地后迅速放光电。当然这不是光速。不过很快，至于带的电量有多小，电动势有多大。查一下真空电容率就知道了。