國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室(網站) 物理問題討論區 (黃福坤)
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電磁 標題:金屬球 與點電荷
1:黃福坤(研究所)張貼:2005-12-20 15:47:27:
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以下動畫你可以先選擇欲添加的電荷屬性(正/負) 然後在動畫區內按下滑鼠鍵
每次都會新增電荷 (導體內的電荷會因為電力而相互作用)
導體外的電荷假設為固定電荷(依然可用滑鼠改變位置)

若無法瀏覽動畫請點選使用問題

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2:colorya2001榮譽點數8點(大學理工科系)張貼:2007-12-20 14:56:59: [回應上一篇]

靜電平衡時,帶靜電導體內部無電力線(電場為零),這句話是否有問題?如果將一金屬球使之帶少數電荷(三個正電荷),這內部電場會為零嗎?

由黃老師金屬球 與點電荷的動畫中顯示,金屬球使之帶少數電荷(三個正電荷)在這樣的情況下靜電平衡了,但似乎內部電場不為零,造成加入的第四顆正電荷會有運動。請大家幫忙解惑,謝謝!


3:黃福坤(研究所)張貼:2007-12-21 22:26:34: [回應上一篇]
可否再請你重複操作以上動畫 然後於你所說的狀況下 按下動畫下方 擷取動畫畫面的按鈕
然後將顯示的圖片 選取複製後 張貼於留言編輯區內 就可看到實際狀況
這樣就更清楚知道你所說的狀況
因為 以上動畫中 我應該僅設計 影像電荷的產生 並沒有電荷會移動的狀況
若電荷都添加在外部 則金屬球殼內部應該依舊電場為零才對!




4:colorya2001榮譽點數8點(大學理工科系)張貼:2007-12-22 21:09:11: [回應上一篇]

如果將一金屬球使之帶少數電荷(三個正電荷),則下圖中的紅點位置顯示的淨電場將不為零,但此時金屬球已達到靜電平衡,帶電荷導體內部電場不是應該為零嗎?

若金屬球上所帶的電荷很多,使帶電金屬球球面電荷呈現連續性分佈,也就是Q1、Q2、Q3電荷假設有無限多,類似重力球殼定理,在球內部任何的位置都會是電場為零。

其實我的疑問是帶電金屬球在靜電平衡情況下,內部電場為零敘述是否正確?是否因帶電荷多少而有所差異?

程度不好,請老師及大家指導!


5:黃福坤(研究所)張貼:2007-12-22 23:11:03: [回應上一篇]
本動畫的目的是為了讓網友了解 內部電荷間 如何因為交互作用而達到 穩定狀態
因此用少數的粒子模擬電荷的移動 讓各位體會約略的平衡過程
實際金屬的電荷會 比動畫中多非常多   從原子的半徑 你可估計 1cm距離內會有多少原子
若每個原子提供一個自由電子 你想會有多少電子
且以上動畫 你會看到電荷慢慢移動 這些都是動畫 為了讓網友體會的方式
實際的電子 會幾乎以小於10-18秒 的時間內達到平衡 這是動畫無法真實模擬的
即使真的模擬 眼睛也看不出來 這麼快的變化
實際的金屬 內部電場均會是零 (在外加電場或電荷變化 10-18秒的時間後)


6:colorya2001榮譽點數8點(大學理工科系)張貼:2007-12-23 07:53:54: [回應上一篇]

終於瞭解了!  我沒有考慮到金屬球實際上的狀況,再次謝謝老師解惑!


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