解答与分析 答案为③.有人根据“内部不受外电场的影响”以为壳外电荷q2不在壳内产生电场,而误为q2对q1没有作用力,错选答案①.这种理解是不对的,根据库仑定律,q2对q1的作用力应是

而不是零,由例1所述,壳外电荷也腰在壳内激发电场,只是由于q2在壳内所激发的电场与壳外表面的电荷在壳内所激发电场的合场强为零,才造成壳内不受壳外部的影响,故应是q2与壳外表面的电荷对q1作用力的矢量和为零.
如果本题的前提改为“点电荷q1位于球心处”,这时球壳内表面上的感应电荷恰好均匀分布,它们在球心处产生的合场强为零,壳内表面的电荷对q1的作用力也就为零,此时②正确,④也正确,③当然还正确,但①仍不正确.
【例5】 不接地的导体壳内有一点电荷q,壳外有另一点电荷Q.当壳外Q的电量改变时,下列关于壳内任一点的电势、壳内任意两点的电势差的说法哪一个是正确的?
①电势改变,电势差不变;
②电势不变,电势差改变;
③电势和电势差都不变;
④电势和电势差都改变.
解答与分析 答案为①.当静电场中的任意两个场点确定后,两点间的电势差由其间的场强分布所决定.由于导体壳外空间的电荷与导体壳外表面的电荷在壳内任一点的合场强为零,因此当壳外电荷Q的电量改变时,壳内的场强不受影响,故对壳内任意两点间的电势差(包括壳内任一点与导体壳之间的电势差)没有影响.但是,壳内任一点的电势受壳外电荷Q的影响.这是为什么呢?我们先来看看带电体对不带电绝缘导体的电势的影响.当空间只有一个不带电的绝缘导体A时,A的电势为零,如图4(a)所示.若有一带正电物体B移到A附近,如图4(b)所示,导体A上出现感应电荷,从B发出的电场线有一部分终止于A上的负感应电荷处,而A上的正感应电荷发生的力线延伸至无限远.根据电场线的性质,在同一根电场线上,沿力线方向电势降低,若选无限远处的电势为零,则A上正感应电荷处的电势大于零,而静电平衡时,导体为等势体,故导体A的电势大于零(如果B带负电,A的电势则小于零).B的带电量不同,A的电势也不同.可见导体的电势与附近的带电体有关.虽然壳外电荷Q的电量变化不影响壳内任一点与壳之间的电势差,但是影响导体壳的电势,而壳内各点的电势值又与导体壳的电势值有关,一旦壳外电荷Q的电量发生变化,必引起导体壳的电势发生变化,壳内各点的电势值也随之改变.
综上分析可见,导体壳内部的电场不受壳外电荷的影响,这里的“电场”是指电场强度、乃至电势差不受影响,而电势受外部的影响,要使壳内的电势也不受壳外电荷的影响,导体壳必须接地.从另一角度来看,接地的导体壳,外部电场不受壳内电荷的影响,这里的“电场”即指电场强度、电势差及电势均不受影响.因此,接地的导体壳内外互不影响(包括电场强度、电势差及电势),只有在这种情况下的静电屏蔽才是完善的.
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