【题目编号】MC2-0925
【题目】如果将导体置于静电场中,导体将呈现如下特点:
【答案】AB(多选题)
[A]静电平衡后,导体是等势体,内部场强为零,外表面出现电荷
[B]外表面曲率很小时,导体表面的电荷会高度聚集。这可能形成尖端放电
[C]静电平衡后,导体是等势体,内部电荷与外表面电荷极性相反
[D]外表面曲率很大时,导体表面的电荷会高度聚集。这可能形成尖端放电
导体放进静电场后,自由电荷会重新分布直到受力平衡为止,题目前两项说的就是这个平衡态的特征。
A项正确。静电平衡的判据是导体内部处处场强为零——只要还有场强,自由电子就会继续移动。场强为零意味着导体内部各点电位相等,整个导体是一个等势体;又因为内部不能有净电荷(否则会向外产生电场),电荷只能分布到外表面上。这就是静电屏蔽的原理,也是金属机箱能挡住外界干扰的原因。
B项正确,说的是尖端效应。导体表面的电荷面密度与表面弯曲程度有关:越尖锐的地方电荷越密集,附近的电场强度越高,空气先在那里被击穿,产生尖端放电。避雷针、静电放电针、高压设备上刻意做圆滑的电极,都是这一效应的正反两面应用。需要留意本题的表述习惯——B项写的是"曲率很小时电荷高度聚集",这里按"曲率半径越小、表面越尖锐"来理解才是尖端放电的条件,这也是本题答案把 B 判为正确、D 判为错误的原因;若把"曲率"当成曲率半径的倒数去逐字理解,B与D的判断会颠倒过来,做题时以官方答案的用法为准。
C项错误。静电平衡后电荷只分布在外表面,导体内部没有净电荷,谈不上"内部电荷与外表面电荷极性相反"。把导体内部没有净电荷这一点记住,这一项自然排除。
D项错误,理由见 B 项说明——它把聚集电荷所需要的表面形状条件写反了。