[請益] 金屬內部的電場

看板Physics作者 (天煞孤星)時間16年前 (2009/05/14 16:13), 編輯推噓7(7推 0噓 22→)
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電磁學學了這麼久，忽然想到一個很基本的問題，很慚愧。 書上一般都說，當金屬放到一個外加電場E之中的時候， 內部的電荷會重新排列，直到電荷本身產生的電場和外加電場抵消為止。 於是，推論，電場中的導體，內部電場仍為零。 也有一個反證法，就是說，若內部電場不為零的話，將會有電流，非靜電平衡狀態， 故推論，靜電平衡時，內部電場為零。 示意圖： ____________________________ |- + | |- <---------- E(感應) + | ------|----------------------------|----------> E(外加) |- + | |- + | |____________________________| 我不知道以前為什麼我覺得這樣很合理，剛剛有一個瞬間卻覺無法接受。 特別是這句話： “若內部有電場，將產生電流，不合靜電假設，固內部無電場。” 無電流→無電場 這樣推論一定成立嗎？ 想像一個導體中的自由電子就那麼多，現在因為外加電場，大家都往表面移動， 只是到了表面被困住，跑不走，留在表面。 而除了表面之外，內部已經全然沒有自由電子了，是因為大家都擠到表面去， 而不是因為內部沒有電場，才沒有電流呀？ 因此，內部若存在電場，不也是可以成立的情況嗎？ 因為內部已經沒有自由電子了。 不知道大家懂不懂我意思，就好像，房間內沒有人，不保證房間內已經沒有熊熊大火， 只是因為大家都跑道陽台或頂樓去避難，所以人去樓空。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 125.232.72.42
推
05/14 16:21, , 1F
外加電場只是讓free electron有prefer的移動方向而已
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那如果外加的E很強，那，是不是有可能出現內部E不等於零
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05/14 16:42, , 3F
有電場就有電流 故無電流即無電場 這只是邏輯問題
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05/14 16:44, , 4F
若材料中已無自由電子 那材料已非具有金屬特性
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一般是說:「導體」內部無電場
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你說的現像如果發生的話，只能說這時這個金屬已經不再是
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導體了。因為有電場即有電流應該算是導體的定義的一部份
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05/14 17:04, , 8F
噢:)，這樣我能理解了，多謝2位回答....
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推
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這兩種證明也都是有瑕疵的喔 搞不好有一種特殊形狀的金屬
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在外加電場之下 無論電荷如何分佈 都沒有辦法把內部的電場
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抵消掉 那麼金屬內部還是可能有電場 然後一直會有電流在動
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推
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沒有瑕疵 :) 因為有能量守恆這個先驗前提
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沿著電場流動的電荷 會依據波因亭向量 向四周放出能量
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這將會把金屬內部建立的電場能量給釋放掉
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只要電場存在 必釋放場能量 一直到電場衰減到 0
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推
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我那例子能量還是可以守恆喔XD 例如電流大小指數遞減
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但永遠都不等於0 故秏散掉的總能量有限 所以還是有瑕疵的XD
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除非能量不守恆 或是外界持續提供能量
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才能在金屬內部建立穩定不變的電場
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你所說的已經是非穩態問題了啊 :)
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通常大家所說的是指進入穩態後的極限情形
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還有若系統並非封閉, 外加電場當然能在金屬內建立電場
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05/15 01:15, , 23F
因為這個外加電場可持續對系統提供能量
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推
05/15 01:21, , 24F
嗯樓上說得其實都沒錯XD 但我只是想告訴原PO 這個證明在
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純邏輯上是有問題的 除非加上額外的物理條件 例如假設電荷
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分佈已達平衡 才會有內部電場為0這樣的結論
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推
05/15 01:25, , 27F
他文中已經提到 "在靜電平衡時" 囉! :)
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推
05/15 01:38, , 28F
感應出的電場抵銷了外部電場，故導體內電場為零。
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05/15 01:40, , 29F
啊~抱歉沒看完文章~
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