[問題] 均勻平板的電場

看板Physics作者 (嗡 班雜薩埵 吽)時間11年前 (2014/11/22 23:04), 11年前編輯推噓7(709)
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問題一: 面積電荷密度為σ之無限大帶電平板所建立的電場 E=2πkσ 為啥呢? 有一個證明方式是用: 取一截面積為A之長方體, 通過上下兩塊截面積的電力線數:為4πk(Aσ) E=電力線密度=4πk(Aσ)/2A=2πkσ 疑惑在於:4πkQ這公式我記得是點電荷的電力線數。 這樣直接套用,感覺很奇怪,想請教各位前輩原因為何。 我自己用點電荷慢慢積分的方式: http://i.imgur.com/oLaWCDx.jpg
問題二: 1.靜電荷只能分佈於導體表面,曲率半徑大處電荷密度小。 @這個是什麼原因呢? 2.帶靜電導體外部其電力線必垂直於導體表面。 否則表面的自由電子將受到切線方向電力而沿著表面做運動。 3.帶靜電的導體內部無電力線(即電場為零)。 否則內部的自由電子將繼續運動。 @第3點,對於這解釋無法滿足, 為什麼不是內部的自由電子一直運動, 直到內部無自由電子的情況? -- `:.'.·︵○ ...衝了!! /﹀ ≡﹀> -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.240.174.192 ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1416668660.A.1C0.html ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/22/2014 23:12:10 ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/22/2014 23:26:23

11/22 23:22, , 1F
用高斯定律會簡單明瞭些
11/22 23:22, 1F
看了一下高斯曲面,有講到平行電板, 但高斯曲面好像是要封閉曲面, 可是平行電板,兩邊空的...,想不通。

11/23 01:14, , 2F
3. 因為自由電子太多了
11/23 01:14, 2F
可是這樣子的話,導體外表面的電荷,是否會被導體外空氣中的自由電子中和呢?

11/23 02:19, , 3F
3.自由電子運動代表電荷重新分布 直到新分布使內部電場為零
11/23 02:19, 3F
有個疑問: 導體外部的電位向外遞減(增)。 那麼導體內部為什麼不能像導體外部一樣,電位向中間遞減(增)呢? 好像是因為會被對側抵銷,所以還是要用高等積分來算了? ...orz ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/23/2014 12:36:57

11/23 19:14, , 4F
...一樣阿 導體內電位有變化就會造成電流
11/23 19:14, 4F

11/23 19:16, , 5F
而這電流會造成電位趨向為處處皆相同
11/23 19:16, 5F
嗯,好像想通了,如果導體內空間有電位梯度,則導體上的電位也會不相等。

11/23 20:21, , 6F
Gaussian surface可自訂,取一圓椎通過此平板
11/23 20:21, 6F

11/23 20:25, , 7F
E(2A) = σ(charge density)A / ε0
11/23 20:25, 7F

11/23 20:36, , 8F
抱歉 不是圓錐是cylindrical 一時想錯中文
11/23 20:36, 8F
是取怎樣的圓錐呢?尖端朝上朝下? 底面積的大小不知有無影響。 取圓錐後,如何判斷平板電場呢? 我看網路上一些用高斯面講的平板,都只有取上下兩平行的平面, 我覺得好像隱藏了一個概念似的: 點電荷的電力線數原本四面八方射出, 現在全都集中往平板的法線方向射出, 而且點電荷時的電力線數相比,電力線數不增加也不減少。 ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/25/2014 22:46:09

11/26 00:08, , 9F
應該是cylindrical Gaussian surface,抱歉我上面有提到
11/26 00:08, 9F

11/26 00:10, , 10F
我一時打錯,而你說的就是electric flux的概念
11/26 00:10, 10F

11/26 00:13, , 11F
對於對稱的物體,用高斯定律來計算電場會很快
11/26 00:13, 11F

11/26 00:13, , 12F
上下兩平行的平面就是其一例
11/26 00:13, 12F
嗯嗯,瞭解,看了相關資料, 說是在取高斯面的時候,高斯面上每一點的電場都一樣, 所以積分的時候可以當作常數提出來,減少計算。 但是有個疑惑是: 為啥那個電通量由 向四面八方射出 的時候,會和 向上下兩方射出 時居然一樣? 是什麼原理呢? 這部份是不是要先學一些比較高深的數學才能理解? 因為看wiki有提到 Maxwell's equations。 ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/26/2014 14:07:13

11/26 16:58, , 13F
你可以想像將charge放在一個不影響(當然只是想像)field
11/26 16:58, 13F

11/26 16:59, , 14F
的立方體中(Guassian surface),在想一下flux的定義
11/26 16:59, 14F

11/26 17:00, , 15F
(perpendicular),而Maxwell's EQ內有高斯定律
11/26 17:00, 15F

11/26 17:01, , 16F
所以才會提到,其中flux的觀念應該沒有用到很高深的數學
11/26 17:01, 16F
這樣子的話, 如果把無限大平板改成面積1平方公尺的均勻電荷電板, 在距離平板1公尺處的電場,應該就無法使用這種平行高斯面了吧?! 因為我認為取一個立方體的意思, 好像是說在這立方體以內的平板才會對電場造成影響, 而在這立方體以外的平板的電荷,不會對這立方體內的電場造成影響。 但在有限大的電板, 應該就能看出少了在立方體以外的電板的電荷所構成的電場的相加, 所以我覺得在有限大的電板,靠近中間的部份電場會比較大。 因此我認為取一個立方體然後當作這立方體中的電場,看上下兩平行面, 只會受這立方體中的電板的電荷所製造的電場相加, 這樣子的理論很奇怪。 ※ 編輯: BabyFeeling (123.240.174.192), 11/27/2014 00:34:26
文章代碼(AID): #1KSANq70 (Physics)