Почему внутри проводящего шара нет зарядов?

Почему обязательно верно, что все заряды занимают себя только на поверхности проводящего шара, а не где-либо внутри шара? Один из аргументов состоит в том, что если бы заряд находился внутри проводящей сферы, то он воздействовал бы на другие частицы внутри сферы, и возникали бы внутренние токи.

Теперь мой вопрос: есть ли у нас экспериментальные доказательства того, что в каждом случае не возникают токи или магнитные поля, когда заряженная проводящая сфера остается неподвижной по отношению к другому телу? Или это наша причина полагать, что внутри сферы более математического и теоретического характера нет зарядов?

Я обсуждал это с кем-то, и они подняли закон Гаусса, но мне показалось, что закон основан на отсутствии Е поле внутри проводника, чтобы не было зарядов, что казалось несколько круговым аргументом. Контраргумент заключался в том, что заряды внутри проводника могут создавать силы, но это не всегда может привести к возникновению постоянного тока.

Я признаю, что мой вопрос носит очень качественный характер, но каковы веские причины, по которым мы утверждаем, что внутри проводящей сферы не может быть зарядов?

Что ж, было проведено несколько экспериментов, и подтверждение закона обратных квадратов закона Кулона зависит от того факта, что внутри проводящей сферы нет заряда.

Ответы (2)

Аргумент закона Гаусса выглядит следующим образом:

1) Мы знаем, что внутри проводника не может быть поля E, потому что, если бы внутри проводника было чистое поле E, то оно двигало бы заряды, и предположение о статичности нарушалось бы.

2) Теперь предположим, что в какой-то области проводника у нас есть суммарный заряд, накопленный в какой-то области.

3) Затем мы можем заключить этот суммарный заряд в гауссову поверхность, и он обязательно должен будет подчиняться ∮ Е → ⋅ г → А "=" д / ϵ 0 . Поскольку правая часть не равна нулю, левая часть должна быть отличной от нуля, следовательно, у нас есть чистое поле E. Мы пришли к противоречию, поэтому наше предположение, что мы можем накапливать суммарный заряд внутри проводника, должно быть ложным.

Если это суммарный заряд только в области проводника, не может ли быть суммарный заряд в другой области, который компенсирует суммарный заряд всего проводника? Другими словами, могут ли быть некоторые области проводника, где результирующее электрическое поле не равно нулю, но равно нулю для всего проводника? Спасибо
@JosephSanders: это должно быть верно для каждой поверхности Гаусса, которую вы можете нарисовать. Если вы знакомы с векторным исчислением, можно показать, что закон Гаусса эквивалентен дифференциальному уравнению ∇ → ⋅ Е → "=" р / ϵ 0 , а это значит "если Е равна нулю в любой области, превышающей одну точку, то плотность заряда р должен быть ненулевым в этой области.
Большое спасибо!

В электростатике мы обычно предполагаем, что наши проводники идеальны. Это косвенно предполагает, что заряды обладают свободной подвижностью внутри проводника. Вы должны помнить, что система тем стабильнее, чем меньше ее энергия. Система свободных зарядов всегда стремится принять конфигурацию, в которой ее потенциал наименьший. (Эта конфигурация достигается за счет взаимодействия между зарядами.) Самая низкая потенциальная энергия для конфигурации заряда внутри проводника всегда та, где заряд равномерно распределен по его поверхности. Вот почему мы можем считать, что внутри проводящего шара нет никаких зарядов.

Кроме того, электрическое поле внутри проводника равно нулю. (Это также происходит из-за свободного движения зарядов. Если бы внутри было чистое электрическое поле, заряды перестроились бы из-за него и нейтрализовали его.) Используя закон Гаусса на сферической поверхности с тем же центром как ваш проводник (но с бесконечно малым радиусом), вы можете заключить, что чистый заряд внутри проводника равен нулю. Следовательно, весь заряд должен лежать на поверхности проводника. (Поскольку это единственная часть проводника за пределами вашей гауссовой поверхности.)

«Самая низкая потенциальная энергия для конфигурации заряда внутри проводника всегда та, при которой заряд равномерно распределен по его поверхности». Для несферических проводников это верно только для некоторых определений «равномерно».
Почему внутри проводящего шара нет зарядов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v