在靜電平衡時,導體上的電荷分布是指導體的表面出現感應電荷。這是因為導體處于電場中時,部分電子會受到電場力的作用而移動,這些移動的電子在到達表面時會產生電荷分布的變化,從而在導體的表面出現感應電荷。靜電平衡時,導體的內部電場強度為零,電荷只分布在導體的外表面上。
A. 導體表面上某點的電場強度為零
B. 導體內部沒有凈電荷
C. 導體表面和附近的空氣中沒有電荷
D. 導體內部沒有電荷
答案:B. 導體內部沒有凈電荷
解釋:靜電平衡時,導體內部沒有凈電荷,只有外表面有電荷分布。因此,選項B是正確的。
2. 一根均勻的金屬棒,其長度為L,單位長度上帶有電荷量為q,求金屬棒內部的電場強度。
答案:內部電場強度為零
解釋:金屬棒達到靜電平衡時,內部沒有電荷,因此內部電場強度為零。
3. 一根長直金屬管,其半徑為R,單位長度上帶有電荷量為q,求管內壁電荷分布產生的電場強度。
答案:電場強度沿管軸線呈線性分布,靠近管內壁處電場強度較大,遠離管內壁處電場強度逐漸減小至零。
解釋:管內壁電荷分布產生的電場強度是由管內壁電荷在管外空間產生的電場引起的。由于管內外空間存在電勢差,管外空間中的電荷將受到電場力作用而發生移動,達到靜電平衡時,管內外空間中的電荷分布將達到穩定狀態,此時管內壁電荷分布產生的電場強度沿管軸線呈線性分布,靠近管內壁處電場強度較大,遠離管內壁處電場強度逐漸減小至零。
4. 有一半徑為R的導體球,其單位體積上帶有電荷量為Q,試求導體球表面的電場強度。
答案:導體球表面的電場強度大小為E=2k0Q/r^2,其中r為球心到表面的距離。
解釋:導體球表面的電場強度是由導體球單位體積上帶有的電荷量引起的。根據高斯定理,可以求得導體球表面的電場強度。
5. 有一無限長直導線,單位長度上帶有電荷量為+Q,試求導線周圍的電場分布。
答案:在導線周圍的電場強度呈環狀分布,中心處的電場強度最大,方向與導線平行。
解釋:無限長直導線周圍的電場是由導線上的電荷在空間中產生的。根據高斯定理和庫侖定律可以求得導線周圍的電場分布。