静电感应与导体接地.docx

静电感觉与导体接地 将导体置于带电体邻近，在导体表面的不一样地点将会出现正、负感觉电荷，当这类静电 感觉发生并达到静电均衡时，因为感觉电荷在导体内部随意一点处产生的电场抵消了此处 施感电荷的电场，便给出了内部场强为零，整个导体是等势体的结论。导体接地能够说是一 种导体与大地共同发生的静电感觉现象，在接地前后导体表面电荷的数目及散布状况发生了 变化，将影响其邻近电场线及等势面的地区散布，进而使四周空间各点的场强和电势发生改 变。 1。.1枕形导体的接地 将本来不带电的枕珙导体 B置于带电荷量＋Q的带电体A邻近，在B的远端和近端将 分别感觉出等量正负电荷。（图1－甲）画出了此时电场线的散布状况，在导体 B近端因为 负电荷报汲取的电场线只好来自施感 B A 电荷，所以A B；而从B远端出 Q+ + 发的电场线既然不行能被其近端的负 电荷所汲取（这就与 B为等势体的说 甲 法矛盾），便只好停止于无量远处，所 A B Q+ 以是AB  0。此外，由A 出发的电场线只好部分被 B汲取还表 乙 明枕形导体两头感觉电荷量，均小于 施感电荷量Q。 图1 此刻假如将导体B接地，在远端接地时自然是由大地供给的自由电子中和远端的正电 荷；而对于近端接地，一种说法认定被中和掉的将是近端的负电荷 （原因是大地中的自由电 子因被B左端负感觉电荷所斥，没法实现与正电荷中和） ，但是非这样。能够假想，若近端 负感觉电荷被中和，在施感电荷和远端感觉电荷均带正电条件下， 它们在导体内部的电势标 量叠加，怎么可能获得导体电势与大地零电势相等的结果呢？所以这里被中和掉的相同还应 是远端的正电荷。这是因为接地前的导体 B作为等势体，其电势高于在地的零电势，且无 论哪一端接地，在接地前其与大地零电势不等和状况是相同的。 所以接地过程必然是由大地 供给的自由电子在电场力作用下，向电势较高导体 B运动，以中和B远端的正电荷，并且 只需B远端沿尚存在末被中和的正电荷，此处就会持续发出停止于无量远处的电场线，说 明其电势仍高于大地，这将持续吸引在地中的自由电子向 B运动，直到导体B中的正电荷 被所有中和掉为止。 自然在实质剖析这一问题时，是要考虑其近端负电荷对在地中自由电子的排挤作用的， 但此时施感电荷对大地中的自由电子吸引作用更不容忽略。其实，正是因为近端负感觉电荷 在数目及影响上均小于施感电荷，  在施感电荷的库仑引力起主要作用的状况下，  才能将大地 中自由电子不停地吸引上来，  使近端的负电荷的累积数目大于远正直电荷，  这就损坏了导体 B接地前的静电均衡。  此外，接地前是左负右正感觉电荷产生的合场强，  抵消了施感电荷在 导体内部（比如中点）产生的方向向右的电场，而接地后仅由左端的负感觉电荷产生电场， 就足以抵消施感电荷在此处产生的大小、方向不变的电场，这能否表示此过程中大地同时还 供给了许多的自由电子，使接地后左端的负感觉电荷的数目也比接地前有所增添呢？这个问 题有待证明。 1。.2金属球壳的接地 球壳接地问题，可分为带电体开始位于其内部及外面两种状况。 1.2.1带电体A位于球壳的内部 如图2，将带正电的带电体A置于本来不带电的空心球壳 B的中心，因为静电感觉，将 使B的内、表面面分别带上等量负感觉电荷和正感觉电荷，电场线的散布如图 2－甲。这里 外辐射电场线在球壳内部的中断，即是 ＝ 的旁证。在这类全关闭的状况 E内0 + B B 下，内、表面面感觉电荷的电量相等， - + - - - 并且因为内表面面感觉电荷在壳外任 +- Aa-+ - A a- C 意一点处对场强的贡献作用的抵消，使 - -b c - -b + + 壳外随意一点处的电场强度、电势与球 (乙) 壳不存在时完整相同。 (甲) 图2 此外，带电休A不是位于球心，则 球壳内表面的电荷散布将是不平均的，而外的电荷散布仍平均，这是因为在壳层内部不存在电场时，球壳表面面同一种上感觉电荷的相斥作用，使它们相互尽量远离的缘由。 此刻假如将球壳表面面接地，则壳内的全部将不会发生变化，但球壳表面面的正感觉电荷将被大地中的自由电子所中和，使壳外电场不复存在，球壳与大地共同组成了电势为零的等势体。 对于球壳内的a点、壳层中b点和壳外的c点，依照图中电场线的方向及疏密程度确 定的场强及电势间的关系，在接地前是 EaEc Eb0，ab c 0；在接地后是 EaEbEc0，ab c 0。 带电体位于球外面 .这类状况近似于带电体邻近的枕形导体。若 A带正电，则未接地时球壳近端的远端分 别感觉出等量的负电荷和正电荷 （如图3－甲），接地后远端的正电荷被中和 （如图3－乙）， 与枕形导体不一样的是，此时 A -- A + O- O +Q 利用球壳开关的中心对称关 + - - +Q 系，还可以得出定量的结果。 r