在静电平衡时,导体上的电荷分布是指导体的表面出现感应电荷。这是因为导体处于电场中时,部分电子会受到电场力的作用而移动,这些移动的电子在到达表面时会产生电荷分布的变化,从而在导体的表面出现感应电荷。静电平衡时,导体的内部电场强度为零,电荷只分布在导体的外表面上。
A. 导体表面上某点的电场强度为零
B. 导体内部没有净电荷
C. 导体表面和附近的空气中没有电荷
D. 导体内部没有电荷
答案:B. 导体内部没有净电荷
解释:静电平衡时,导体内部没有净电荷,只有外表面有电荷分布。因此,选项B是正确的。
2. 一根均匀的金属棒,其长度为L,单位长度上带有电荷量为q,求金属棒内部的电场强度。
答案:内部电场强度为零
解释:金属棒达到静电平衡时,内部没有电荷,因此内部电场强度为零。
3. 一根长直金属管,其半径为R,单位长度上带有电荷量为q,求管内壁电荷分布产生的电场强度。
答案:电场强度沿管轴线呈线性分布,靠近管内壁处电场强度较大,远离管内壁处电场强度逐渐减小至零。
解释:管内壁电荷分布产生的电场强度是由管内壁电荷在管外空间产生的电场引起的。由于管内外空间存在电势差,管外空间中的电荷将受到电场力作用而发生移动,达到静电平衡时,管内外空间中的电荷分布将达到稳定状态,此时管内壁电荷分布产生的电场强度沿管轴线呈线性分布,靠近管内壁处电场强度较大,远离管内壁处电场强度逐渐减小至零。
4. 有一半径为R的导体球,其单位体积上带有电荷量为Q,试求导体球表面的电场强度。
答案:导体球表面的电场强度大小为E=2k0Q/r^2,其中r为球心到表面的距离。
解释:导体球表面的电场强度是由导体球单位体积上带有的电荷量引起的。根据高斯定理,可以求得导体球表面的电场强度。
5. 有一无限长直导线,单位长度上带有电荷量为+Q,试求导线周围的电场分布。
答案:在导线周围的电场强度呈环状分布,中心处的电场强度最大,方向与导线平行。
解释:无限长直导线周围的电场是由导线上的电荷在空间中产生的。根据高斯定理和库仑定律可以求得导线周围的电场分布。