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在图2-6的静电感应现象中 A是带正电q的点电荷 B是中性导体 试证B左端的感生负电荷绝对值
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在图2-6的静电感应现象中,A是带正电q的点电荷,B是中性导体,试证B左端的感生负电荷绝对值q'小于等于施感电荷q.
参考答案
根据电场线的性质1,导体B左端的负电荷处一定有电场线终止.这些电场线的来源只有三种可能:(1)A上的正电荷,(2)B右端的正电荷,(3)无限远.下面先用反证法排除掉(2)、(3)两种可能性.假定止于B左端的电场线发自B右端的正电荷,根据电场线的性质2,同一条电场线不能有电势相等的点,于是B的左右两端电势不等,这就与导体在静电平衡时是等势体的结论矛盾.可见第(2)种可能性不成立[图2-6(a)].再假定止于B左端的电场线发自无限远,根据电场线性质2就有V∞>VB.另一方面,B右端的正电荷发出的电场线既然不能止于B左端的负电荷,就只能止于无限远,于是又有VB>V∞,与V∞>VB矛盾.可见第(3)种可能性也不成立.于是,我们肯定终止于B左端的电场线全部发自A的正电荷[图2-6(b)].再根据电场线性质1的定量表述,止于B左端的场线条数正比于q',发自A的场线条数正比于q,而终止的条数只能小于或等于发出的条数,因此q'≤q.