RE：導體

以前我們都是在靜電場里放試探電荷。這次，我們直接放一個物體進去，那麼場與物體之間會發生什麼呢？

首先，我們要對物體有一個了解。粗略來說我們可以把物體分為導體和絕緣體，這種區別是由於它們內部的自由電荷和束縛電荷的不同所導致的（詳細的以後說，總之就是內部電荷不太一樣）。物質會對電場相互作用，是因為物質內部也有某種電磁結構。一般來說由於金屬最外圈的電子不容易被束縛，於是這些電子就叫自由電荷，自由電荷能在物體里自由移動。而束縛電荷就是不太會移動的電荷了。（束縛電荷有時也會叫做極化電荷）

當我們把一個物體放進電場後，自由電荷會在不同的電勢下進行移動。這就是靜電感應。（這裡物體和電場都是靜止的）

然後，有些時候在電勢作用下束縛電荷也會從開始的混亂狀態變成某種整齊的排列狀態，使得物體在宏觀上表現出一些現象，這種稱之為極化。（要是有磁場的話還會有磁化，以後說）

ok，現在我們開始討論在靜電場中的導體有哪些性質吧。這一部分先上結論。

當一個導體被放入電場後（這是個理想導體），導體中的自由電荷就會在電場的作用下移動，而自由電荷本身也會有屬於自己的電場，因此電場又會在自用電荷的影響下改變。最終，當電荷和電場都不改變時，導體就處於平衡狀態。其內部場強為0

為什麼最終的狀態是內部E=0呢？我們來梳理一下過程：

我們選用一個無導體的均強電場，記為E1。當一個本身不帶電的導體被放入後，導體內部的電荷就會在E1的影響下移動。根據庫倫定律，當這些自由電荷被吸向左邊後，導體內部就會一端帶上負電，一端帶上正電。此時我們再來看自由電荷本身的電場，一端負電，一端正電，這不就構成了和E1相似的另一個電場了嗎？我們把這個新的電場記為E2。E2的強度會隨著自由電荷的移動而慢慢變大。當E2=E1時，導體內部E=E1+E2=0

加一點好玩的參考圖

ok，在繼續之前，我們先坐下鋪墊，來認識下三個拓展出來的關於電荷的單位。 線電荷密度， 面電荷密度， 體電荷密度。 ， ,,（l,A,V是長度，面積，體積） 這三個單位是為了方便描述電荷的分布而創造的。

拓展結束，繼續討論。現在我們拋開內部的電場（E1，E2），著重看一下自由電荷在導體外部的影響。上文說了自由電荷會分布在導體的表面，因此使用 面電荷密度來描述這些自由電荷電荷就非常方便了。

最終結果是 ，場強和面電荷密度有關。證明是通過建立一個如圖的高斯面：過程省略了。貼個圖看一下就行。

因為場強和面電荷密度有關，所以我們可以有一個小推論：尖銳端的面積A小，所以

大，所以E大。這個可以用在尖端放電上。

接下來我們試著討論一下靜電屏蔽的事情。先上圖

現在有一個內部有空腔的導體，通過在內部想像一個高斯面（如圖），我們可以證明一下東西：（證明過程照舊省略啦）

導體內表面沒有電荷，電荷只會在外表面上。空腔內沒有電場，電勢處處相等。

由於「導體內表面沒有電荷」，因此這個結論可以用來證明庫倫定律的反比和製作靜電屏蔽用具。由於「電荷只會在外表面上」，因此可以用來做范德格拉夫起電機，具體可以看這個視頻：