如图所示,一导体球原为中性,今在距球心为r0处放一电量为q的点电荷,试求: (1)球上的感应电荷
如图所示,一导体球原为中性,今在距球心为r0处放一电量为q的点电荷,试求: (1)球上的感应电荷在球内P点上的场强EP和电势VP; (2)若将球接地,EP′和VP′的结果如何。
(1)由静电平衡条件和场强叠加原理可知P点的电场强度为点电荷g和球面感应电荷在该处产生的矢量和且为零即
式中r为P点到点电荷q的距离。
由电势叠加原理可知P点的电势为点电荷q和球面感应电荷在该处产生电势的标量和
在求解导体问题时,应用静电平衡条件是十分重要的。在问题(1)中VP是未知的,单由是无法求出VP′的,但由于球体达到静电平衡后,球体是一等势体,所以往往在导体中选取某些特殊点,可以使这类问题解决。本题中,球心O处就是一个对称点,由于感应电荷总量总是为零,而且所有感应电荷到O点距离相同,所以可求出该特殊点的电势,再由导体为等势体的特点,求解其他点的电学量。