在靜電平衡時,導(dǎo)體上的電荷分布是指導(dǎo)體的表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷。這是因為導(dǎo)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(chǎn)生電荷分布的變化,從而在導(dǎo)體的表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷。靜電平衡時,導(dǎo)體的內(nèi)部電場強度為零,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。
A. 導(dǎo)體表面上某點的電場強度為零
B. 導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷
C. 導(dǎo)體表面和附近的空氣中沒有電荷
D. 導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷
答案:B. 導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷
解釋:靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)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(nèi)部的電場強度。
答案:內(nèi)部電場強度為零
解釋:金屬棒達到靜電平衡時,內(nèi)部沒有電荷,因此內(nèi)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(nèi)壁電荷分布產(chǎn)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(nèi)壁處電場強度較大,遠離管內(nèi)壁處電場強度逐漸減小至零。
解釋:管內(nèi)壁電荷分布產(chǎn)生的電場強度是由管內(nèi)壁電荷在管外空間產(chǎn)生的電場引起的。由于管內(nèi)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(fā)生移動,達到靜電平衡時,管內(nèi)外空間中的電荷分布將達到穩(wěn)定狀態(tài),此時管內(nèi)壁電荷分布產(chǎn)生的電場強度沿管軸線呈線性分布,靠近管內(nèi)壁處電場強度較大,遠離管內(nèi)壁處電場強度逐漸減小至零。
4. 有一半徑為R的導(dǎo)體球,其單位體積上帶有電荷量為Q,試求導(dǎo)體球表面的電場強度。
答案:導(dǎo)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(dǎo)體球表面的電場強度是由導(dǎo)體球單位體積上帶有的電荷量引起的。根據(jù)高斯定理,可以求得導(dǎo)體球表面的電場強度。
5. 有一無限長直導(dǎo)線,單位長度上帶有電荷量為+Q,試求導(dǎo)線周圍的電場分布。
答案:在導(dǎo)線周圍的電場強度呈環(huán)狀分布,中心處的電場強度最大,方向與導(dǎo)線平行。
解釋:無限長直導(dǎo)線周圍的電場是由導(dǎo)線上的電荷在空間中產(chǎn)生的。根據(jù)高斯定理和庫侖定律可以求得導(dǎo)線周圍的電場分布。