1.静电平衡实质
(1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合场强减小,随着感应电荷的继续增加,合场强逐渐减小,直至合场强为零,自由电荷的定向移动停止。
(2)静电平衡的条件:导体内部的合场强为零,即E合=0。
2.静电平衡状态的特点
(1)处于静电平衡状态下的导体的特点
①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等,方向相反,两者相互抵消,导体内部处处合场强E合为零,但导体表面的电场强度不为零。
②整个导体是一个等势体,导体表面是等势面,但电势不一定为零。
③电场线与导体表面垂直。
(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点
①净电荷都分布在导体的表面,导体内部没有净电荷。
②感应电荷分布于导体两端,电性相反,电量相等,远同近异,如图172甲所示。
图172
③净电荷在导体表面分布不均匀,导体表面尖锐处电荷分布密集,平滑处电荷分布稀疏,凹陷处几乎没有电荷,如图乙所示。
[典例] 在真空中有两个点电荷A和B,电荷量分别为-Q和+2Q,相距为2l,如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球,且球心位于O点,如图173所示,则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少?方向如何?
图173
[解析] 根据电场的叠加和静电平衡,球心O处的合场强为0,即感应电荷的电场强度与A、B两点电荷在O处所产生的合场强等大、反向,即E感=EA+EB= + =,A、B在O处产生的场强方向向左,所以E感向右。
[答案] 方向向右