一未带电的空腔导体球壳,内半径为R,在腔内离球心d处(d小于R)有一点电荷+q,把球壳接地后又不接地, 画出图,球壳有厚度,内外带电不接地时:球壳内层感应出等量异种电荷-q(不均匀分布,因为内部电场线疏密不均匀),因为原先不带电,所以球壳外层带+q电荷(均匀分布,因为内部有等量异种电荷相互抵消,无电场线从球壳内穿出到球壳外(球壳是金属,等电势,故无电场线穿出,不对外部有影响),所以可以忽视内空腔及球壳,视整体为一个带+q的导体球)接地后:球壳外层电荷入地(整体上来说,不带电了),球壳内层依旧带不均匀-q(内环境没有改变)。球壳电势为零。又不接地时:什么都不改变,内外环境互不影响,(球壳等势体,无无电场线窜出,所以不影响)研究电势:球心电势由两部分组成对球壳内层-q 研究:取极微元-dq研究,球心电势@-k*dq/R(等于两点电荷之间电势)积分,因为R不变,任意微元都是-kq/R,得:@-kq/R对球内+q:点电荷@kq/d叠加:@总=kq/d-kq/R对于球壳内层-q在空腔内任意位置电场电势还可以借助像电荷研究 在电场线较密一侧球壳外找到一-q‘点电荷(像电荷,虚拟)(位置:在球心,+q两点直线上,距球心s>;R)。使此-q’与+q之间的电场线,与球壳内壁-q与+q之间的电场线(指球壳内部电场线,因为所求效果是内部的)一样(点电荷-q‘等效替代不均匀。
空腔导体内部有电荷,求电势问题. kq(1/d-1/R)放入电荷+q后且球壳接地,由于静电感应现象,使球壳带等量负电荷-q,无论球壳上的电荷是否均匀分布,球壳对球心的电势均为-kq/R.而+q对球心电势为:U1=kq/d由电势叠加原理可得 U=U球+U1=kq/d-kq/R=kq(1/d-1/R).
如图所示, 1.由静电感应知空腔 1、2 及 3 的表面分别出现 -- 电量为、和 的面电荷,由电荷守恒定律可知,在导体球的外表面呈现出电量 --.由静电屏蔽可知,点电荷 q 1 及感应电荷(.
一个未带电的空腔导体球壳,内半径为r 静电感应-内表面电2113荷5261-q'-外表面电荷+q'高斯定4102理-q'=q用导线把球1653壳接地回后,外表面电荷+q'流入答大地球心O处的电势U=(1/4πε0)(q/d)+(1/4πε0)(-q/R)=(1/4πε0)q[1/d-1/R]