因为理想导体中,电场强度为零。进而,考虑静电场的无旋性,可以推证其内部空腔中也必然是电场强度为零。 首先,电场推动产生电流,即电流密度J正比于局部电场强度E。同时,又有一个很显然的限制——电流强度不会是无穷大。在理想导体中,电阻率很低,所以很弱的内部电场就会产生很大的电流。如果一个导体内部有电场,就必然伴随着一个很大的电流(与积累的电荷相比)。这个电流就反过来会改变积累的电荷分布,使得内部电场为零。由于金属的电导率非常大(即电阻率很低),这个过程几乎是在瞬间完成的,一般情况下,可以认为金属内部的电场强度是零(不论是静止还是运动)。 金属物质内部电场为零,这已经论证了。那么进一步,就需要论证为什么导体内部的空腔中,电场强度还是零。题主的描述不是特别清楚,我试着补充一下:「导体内部没有电荷的空腔中,电场强度是零」。由于静电场是「无旋」的,即在空间中做一个环路积分,积分的总和为零。或者,用一个更加形象的例子:如果空间中有一个任意形状的环,环上均匀分布着电荷,那么它在静电场中是不受力矩的。这就说明了,空腔中不会存在连城环、圈的电场形式。如果有,也必然是从壁的一端A连向另一端B。但是,如果这样的电场存在,就证明了A的电势比B的电势高。但是前面已经论证了,如果出现这种情况,金属的导电性会使得它在一瞬间达到新的平衡,此时,A与B等势。进而,AB之间的电场也就消失了。这样,就可以论证,金属的空腔中,如果没有电荷,那它的电场强度也一定是零。 |
|