第二節 電荷分配
電荷分配模擬實驗

在授受起電時,電子會流動,電荷會在兩個導體間自動進行分配,直至電荷間的排斥力減到最低為止。

那麼在授受起電後,每個導體所得的電荷會否不一樣呢?


中,金屬球 I 與金屬球 II 的材料和形狀均相同。試根據下列步驟操作,然後回答隨後的問題。

【問題】
選擇 \(3\) 號大小的金屬球 II,然後演示動畫。電荷分配後,可知兩金屬球所得電荷的關係為...

A. 金屬球 I 電荷數目 > 金屬球 II 電荷數目

B. 金屬球 I 電荷數目 < 金屬球 II 電荷數目

C. 金屬球 I 電荷數目 = 金屬球 II 電荷數目

【題解】
金屬球 I 與金屬球 II 的大小相同,兩金屬球接觸後,它們擁有數目相同的電荷。

【問題】
選擇 \(5\) 號大小的金屬球 II,然後演示動畫。電荷分配後,可知兩金屬球所得電荷的關係為...

A. 金屬球 I 電荷數目 > 金屬球 II 電荷數目

B. 金屬球 I 電荷數目 < 金屬球 II 電荷數目

C. 金屬球 I 電荷數目 = 金屬球 II 電荷數目

【題解】
當金屬球 I 較金屬球 II 小,兩金屬球接觸後,金屬球 I 會較金屬球 II 獲分配較少電荷。

【問題】
選擇 \(1\) 號大小的金屬球 II,然後演示動畫。電荷分配後,可知兩金屬球所得電荷的關係為...

A. 金屬球 I 電荷數目 > 金屬球 II 電荷數目

B. 金屬球 I 電荷數目 < 金屬球 II 電荷數目

C. 金屬球 I 電荷數目 = 金屬球 II 電荷數目

【題解】
當金屬球 I 較金屬球 II 大,兩金屬球接觸後,金屬球 I 會較金屬球 II 獲分配較多電荷。

啟動動畫,演示不同大小的中性金屬球可分配得到多少電荷
小結

可知,若兩個導體的材料和形狀相同,在授受起電過程中,電荷分配的結果會如下:

  • 較大的導體會得到
    • 較多
    • 較少
    • 半數
    的電荷,較小的導體會得到
    • 較多
    • 較少
    • 另半數
    的電荷;
  • 當兩個導體的體積大小都相同,它們分別所得的電荷就會
    • 相同
    • 等於零

【參考資料】
事實上,授受起電時,每個導體所得的電荷之多寡,由導體的下列三項因素決定:

  1. 大小
  2. 形狀
  3. 材料性質

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