物理学の最も重要な分野の 1 つは、静止モード (つまり、静的な位置) にある荷電粒子を扱う静電気学です。 1976 年、ライデン大学のオランダの物理学者 Pieter van Musschenbroek は、意図しない発見を行い、静電気の影響を調査しました。静電気 (静電電気としても知られています) は、先史時代にさかのぼる自然現象です。その後、クーロンの法則の理論化で知られるフランスの物理学者シャルル・オーギュスタン・ド・クーロンによって発見されました。
帯電した中空球体は、表面に静電荷を帯びた金属球体であり、電流を伝導しません。
チャージの球状シェル
均一に帯電した球状シェルは、点電荷と同様の方法で外部フィールドと相互作用することに注意してください (均一に帯電している限り)。
- シェルは球対称で、厚さによる影響を無視できるほど十分に薄くなければなりません。
- 電荷が薄い球対称のシェルに分散されている限り、球状のシェルを構成する材料に違いはありません。
- 一様に帯電した球状のシェル、シリンダー、またはプレートによって生成される分布電荷の電界は、ガウスの法則を使用して測定できます。ガウスの法則を使用して、均一に帯電した球殻の電界を計算します。
ガウスの法則によれば、
仮想的な閉じた表面の正味電束は、閉じた表面の正味電荷の 1 倍に等しくなります。
「ガウス サーフェス」は、仮想の閉じたサーフェスに付けられた名前です。
ガウス面内の正味の電荷が q の場合、表面全体の正味の電気の流れは =
荷電中空球の電場
- 導体を使用して半径 r の中空球を作成するとします。
- 導電性の中空球は、+q クーロン電荷により正に帯電しています。
- 球体の表面全体が同じ密度の場合、+q 電荷は均等に分布します。
- 結果として、システム全体が対称になります。電界の方向は、この対称性に基づいて、放射状に外側または内側になります。
- そうしないと、対称性が失われます。電荷は正であるため、球体に近づく正の点電荷は反発します。
- 結果として、動きは放射状に外側になります。対称性により、電場の大きさは中心からの等距離に等しいと推測することもできます。
ここで、荷電球と同じ半径で同じ中心を持つ仮想球を考えてみましょう。
ガウス面は外側の球面で、q=+q はガウス面内の正味の電荷です。ガウスの
によると、ガウス面を介した総電束
表面を通して、E は一定のままです。表面上のすべての場所と中心の間の距離は同じだからです。対称性により、 E は中心から等距離のすべての場所で一定のままであると以前に述べました。その結果、統合記号から E を抽出できます。
半径 R で電荷 Q の中空球を考えます。内部に点 P があり、中心 O が r=OP (r
ガウス面を通る電束:
例：中空の荷電金属球の半径をrとすると、その表面と中心から3r離れた点との電位差をVとすると、中心から3r離れた位置の電界強度は?
回答:中空の金属球の電荷 Q は、その表面に均等に分布しています。これは、球の外側の電位と電場が、球の中心に配置された点電荷 Q の場合と同じであることを示しています。
したがって、表面と 3r の距離にある点との間の電位差は
静電気学は、移動電荷が存在しない場合にのみ発生する電磁現象の研究として定義されています。この現象は、システムが安定した平衡状態に達して初めて明らかになります。
帯電した中空球は、球の表面に静電荷を含んでいます。つまり、電流を伝導していません。 「静電」という用語は、荷電粒子が常に固定状態または静止状態にあるという事実に由来しています。静電気とは、静的モデルで荷電粒子を運ぶ電流を指します。静電気学には、3 つの基本的な法則があります。同様の電荷は互いに反発し、異なる電荷は互いに引き付け合い、帯電したアイテムは中性のオブジェクトに引き寄せられます。
静電気
結論
