简介
所谓“净电荷”并不
是指“静电荷”。我们知道金属导体中有大量的自由电子,它们带有负电荷,
还有很多失去外层电子的正离子,它们带有正电荷。这些都可以叫“净电荷”。
但是当导体不带电时,导体的正负电荷的电荷量是相等的,我们说导体不带有“净电荷”。当我们用
某种方式使导体的正负电荷的电荷量不相等,比如使自由电子数
减少,这时导体就具
有了多余的正电荷,我们就说导体带有正的“净电荷”,反之就说导体带有负的“净电荷”。可见所谓“净电荷”是指整个导体或导体的某部分(静电感应时)的正负电荷之差。净电荷只能分布在金属的外表面。
电荷现象的排斥和吸引
净电荷产生
有时我们把物体或物体
局部存在不能被抵消的正电荷或负电荷称为净电荷。
给
一个电容器加上
电压,在电容器的极
板上就存在净电荷。将电介质
置于电场中,介质表面(甚至
内部)就出现净电荷(束缚电荷)。
净电荷分布
净电荷只能分布在导体的表面上,但并不是
均匀地分布在表面上的。实验和理论都告诉我们,导
体表面的电荷
密度与表面的曲率有关係,曲率大的
地方面密度大,曲率小的地方面密度也小。
静电平衡
导体系中的电荷分布与电场分布
处于不随
时间而
变化的
状态,即导体处于电荷没有巨观
运动的状态。静电平衡的必要
条件是导体内部各点场强为零。处于静电平衡下的导体有如下
几个性质:
(1)导体是等势体,导体表面是等势面;
(2)导体内部没有净电荷,电荷只能分布在导体表面上(当导体壳内部
空间存在电荷时,电荷可分布在导体内表面上);
(3)紧靠导体表面外的各点场强
方向与导体表面垂直。若导体表面
一点面密度为σ,则紧靠表面外一点的场张值E=σ/ε0。这几条性质都可由高斯定理和静电场的环路定理
证明。这
两个定理的
出发点是库侖定律,因此,
也可以说它们是库侖定律套
用于静电平衡的必然结果。
值得注意的是,这里讲的导体内部各点场强为零,导体内部无净电荷的静电平衡条件,实际上是对均匀(
包括物理均匀和化学均匀)导体而言的。例如导体处于
温度不均匀,
一端维持在T1,另一端维持在T2,
同时又处于没有电荷巨观运动的状态——静电平衡,这时就要求有不为零的内部电场力,以平衡温差
起源的非静电力(温差
引起的电子气的扩散力)。当
两种不同的金属
接触时,儘管没有电荷的巨观运动,但交
界面处有电荷存在,两导体
之间存在电势差。
在一般
情况下,静电平衡的必要条件应改为导体内部可
移动的电荷所受的一切合力为零。