Ich studiere einführende Elektrizität und Magnetismus, und das ist eine konzeptionelle Frage.
Bei einem unendlich leitenden Blech ist jede überschüssige Ladung auf einer Seite lokalisiert. Es gibt kein elektrisches Feld im Inneren der Oberfläche oder auf der anderen Seite. Die Begründung, so wie ich es verstehe, ist, dass jedes solche Feld, das existiert, eine Ladungsbewegung innerhalb der Oberfläche verursachen würde und die Oberfläche dann nicht im Gleichgewicht wäre. Daher wird bei der Anwendung des Gaußschen Gesetzes angenommen, dass der Fluss durch die Oberfläche 0 ist. Siehe dies für das, was ich meine: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/gausur.html#c3
Wenn wir jedoch die auf der einen Seite der Oberfläche vorhandenen Ladungen als Punktladungen behandeln würden (wie es so oft getan wird, wenn ein elektrisches Feld für eine Oberfläche durch Integration abgeleitet wird), bedeutet das Coulombsche Gesetz, dass diese Ladungen eine elektrische Kraft auf sie ausüben jedes geladene Teilchen, sogar auf der anderen Seite der Oberfläche. Das Coulombsche Gesetz für die Anziehung zwischen zwei Ladungen gilt unabhängig davon, ob sich Material zwischen ihnen befindet, richtig? Bedeutet dies nicht, dass, wenn wir eine positive Punktladung nahe an die andere Seite der unendlich leitenden Schicht halten, sie eine Abstoßung spüren würde? Dies würde dann bedeuten, dass die positiven Ladungen, die sich auf einer Seite des Blechs befinden, ein elektrisches Feld erzeugen, das durch das Blech auf die andere Seite geht, und dass es einen elektrischen Fluss innerhalb der Oberfläche gibt. Was ist falsch an dieser Denkweise?
Ladungen könnten nur entlang einer Seite der unendlich leitenden Platte verteilt werden, mit einem von zwei Fällen:
Da Sie sagten, das E-Feld könne "durch das Blatt gehen", gehe ich davon aus, dass Sie Fall 2 meinten.
In Fall 2 könnten Sie versuchen, alle Ladungen in nur einer Ebene zu halten. Jede Ladung, die nicht perfekt mit den anderen Ladungen übereinstimmt, wird jedoch dazu führen, dass sich andere Ladungen bewegen und das elektrostatische Gleichgewicht brechen. Daher nennen wir die Ladungskonfiguration entlang nur einer Seite des Leiters ein instabiles Gleichgewicht.
Im Allgemeinen betrachten wir eine instabile elektrostatische Verteilung von Ladungen nicht als im elektrostatischen Gleichgewicht befindlich. Zum Beispiel befinden sich die überschüssigen Ladungen auf einer leitenden Kugel im elektrostatischen Gleichgewicht immer auf der äußeren Oberfläche der Kugel, obwohl es auch ein gültiges (aber instabiles) elektrostatisches Gleichgewicht ist, alle Ladungen genau im Zentrum der Kugel zu haben.
Meine obige Argumentation klingt skizzenhaft und könnte falsch sein. Aber ich habe nur versucht, Ihnen ein Gefühl für das Eindeutigkeitstheorem zu vermitteln . Wenn Sie die Mathematik verstehen, wissen Sie, warum es für einen Leiter im elektrostatischen Gleichgewicht nur eine mögliche Ladungsverteilung gibt.
Nach dem Eindeutigkeitssatz werden die überschüssigen Ladungen also auf beiden Seiten der unendlich leitenden Platte verteilt .
Eine positive Testladung auf der anderen Seite spürt eine Abstoßung weg von der leitenden Platte nur wegen des E-Felds, das durch überschüssige Ladungen auf der Seite erzeugt wird, die näher an der positiven Testladung liegt.
Das durch überschüssige Ladungen auf der Gegenseite erzeugte E-Feld beeinflusst die positive Testladung nicht. Denn innerhalb des Leiters wird das durch Überschussladungen auf der Gegenseite erzeugte E-Feld durch das durch Überschussladungen auf der näheren Seite erzeugte E-Feld aufgehoben.
Somit gibt es innerhalb des Leiters kein Netto-E-Feld. Sie können auch beweisen, dass im Leiter kein Netto-E-Feld vorhanden ist, indem Sie eine Gaußsche Fläche in den Leiter zeichnen (ohne die Oberflächenladungen). Da keine Nettoladung eingeschlossen ist, ist der elektrische Fluss und damit das elektrische Feld Null.
PS Sie müssen die positive Testladung zur Abstoßung nicht in die Nähe der unendlich leitenden Platte legen. Das E-Feld ist gleichmäßig, ändert sich also nicht mit dem Abstand von der Platte. Eine sehr weit entfernte positive Testladung erfährt die gleiche Abstoßung.
Zhengqun Koo