作者Beachboy (天煞孤星)
看板Physics
标题[请益] 金属内部的电场
时间Thu May 14 16:13:46 2009
电磁学学了这麽久，忽然想到一个很基本的问题，很惭愧。
书上一般都说，当金属放到一个外加电场E之中的时候，
内部的电荷会重新排列，直到电荷本身产生的电场和外加电场抵消为止。
於是，推论，电场中的导体，内部电场仍为零。
也有一个反证法，就是说，若内部电场不为零的话，将会有电流，非静电平衡状态，
故推论，静电平衡时，内部电场为零。
示意图：
____________________________
|- + |
|- <---------- E(感应) + |
------|----------------------------|----------> E(外加)
|- + |
|- + |
|____________________________|
我不知道以前为什麽我觉得这样很合理，刚刚有一个瞬间却觉无法接受。
特别是这句话：
“若内部有电场，将产生电流，不合静电假设，固内部无电场。”
无电流→无电场 这样推论一定成立吗？
想像一个导体中的自由电子就那麽多，现在因为外加电场，大家都往表面移动，
只是到了表面被困住，跑不走，留在表面。
而除了表面之外，内部已经全然没有自由电子了，是因为大家都挤到表面去，
而不是因为内部没有电场，才没有电流呀？
因此，内部若存在电场，不也是可以成立的情况吗？
因为内部已经没有自由电子了。
不知道大家懂不懂我意思，就好像，房间内没有人，不保证房间内已经没有熊熊大火，
只是因为大家都跑道阳台或顶楼去避难，所以人去楼空。
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◆ From: 125.232.72.42
1F：推 monmath:外加电场只是让free electron有prefer的移动方向而已 05/14 16:21
2F：→ Beachboy:那如果外加的E很强，那，是不是有可能出现内部E不等於零 05/14 16:23
3F：→ Keelungman:有电场就有电流 故无电流即无电场 这只是逻辑问题 05/14 16:42
4F：→ Keelungman:若材料中已无自由电子 那材料已非具有金属特性 05/14 16:44
5F：→ mantour:一般是说:「导体」内部无电场 05/14 17:01
6F：→ mantour:你说的现像如果发生的话，只能说这时这个金属已经不再是 05/14 17:02
7F：→ mantour:导体了。因为有电场即有电流应该算是导体的定义的一部份 05/14 17:03
8F：→ Beachboy:噢:)，这样我能理解了，多谢2位回答.... 05/14 17:04
9F：推 XCHCH2:这两种证明也都是有瑕疵的喔 搞不好有一种特殊形状的金属 05/15 00:30
10F：→ XCHCH2:在外加电场之下 无论电荷如何分布 都没有办法把内部的电场 05/15 00:30
11F：→ XCHCH2:抵消掉 那麽金属内部还是可能有电场 然後一直会有电流在动 05/15 00:31
12F：推 Keelungman:没有瑕疵 :) 因为有能量守恒这个先验前提 05/15 00:59
13F：→ Keelungman:沿着电场流动的电荷 会依据波因亭向量 向四周放出能量 05/15 01:01
14F：→ Keelungman:这将会把金属内部建立的电场能量给释放掉 05/15 01:04
15F：→ Keelungman:只要电场存在 必释放场能量 一直到电场衰减到 0 05/15 01:06
16F：推 XCHCH2:我那例子能量还是可以守恒喔XD 例如电流大小指数递减 05/15 01:07
17F：→ XCHCH2:但永远都不等於0 故秏散掉的总能量有限 所以还是有瑕疵的XD 05/15 01:08
18F：→ Keelungman:除非能量不守恒 或是外界持续提供能量 05/15 01:08
19F：→ Keelungman:才能在金属内部建立稳定不变的电场 05/15 01:09
20F：→ Keelungman:你所说的已经是非稳态问题了啊 :) 05/15 01:09
21F：→ Keelungman:通常大家所说的是指进入稳态後的极限情形 05/15 01:11
22F：→ Keelungman:还有若系统并非封闭, 外加电场当然能在金属内建立电场 05/15 01:13
23F：→ Keelungman:因为这个外加电场可持续对系统提供能量 05/15 01:15
24F：推 XCHCH2:嗯楼上说得其实都没错XD 但我只是想告诉原PO 这个证明在 05/15 01:21
25F：→ XCHCH2:纯逻辑上是有问题的 除非加上额外的物理条件 例如假设电荷 05/15 01:21
26F：→ XCHCH2:分布已达平衡 才会有内部电场为0这样的结论 05/15 01:22
27F：推 Keelungman:他文中已经提到 "在静电平衡时" 罗! :) 05/15 01:25
28F：推 DivineLand:感应出的电场抵销了外部电场，故导体内电场为零。 05/15 01:38
29F：→ DivineLand:啊~抱歉没看完文章~ 05/15 01:40