導 電 之 電 場

庫侖定律

電場

電位

高斯定律

導電之電場

金箔驗電器

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導體內含有許多自由電子,因此若導體內存在有電場,則電場會驅使電子往特定方向運動,形成電流,然而在靜電學塈畯怳ㄟQ論電子持續運動的現象,引此導體內存有電場會使電子重新排列,直到電子不再移動為止,而這發生的時間相當短,換言之導體內不存有電場,同時透過高斯定律(圖表 1 )我們也可知道導體內不存有淨電荷。

而電荷會聚集在導體表面,同時電力線垂直於導體表面,若不垂直,電場有分量投影在導體表面上,使電子再次移動,重新分佈直到電子靜止,因此在導體上是等電位。

此外電荷密度在導體上之分佈會隨著表面曲率大小有關,透過模擬動畫我們可清楚見到在曲率半徑較小(較尖)的區域,電荷密度較高,反之曲率半徑較大的(不尖)則電荷密度較小,這可說明為何避雷針設計成尖狀物,而高壓電設備避免有菱角設計。


若導體內部是中空的,而且不存在電荷,則可證明中空部分不存在有電場,模擬動畫可見到此一現象,原理教學可見,同樣的在示範實驗中可見到對一封閉的金屬籠施與高壓電,對於在金屬籠(法拉第籠)的人並無任何影響(影片連結12)。

 

相關連結


1.維基百科:電通量

2.原理教學:影片連結