Processes of Charging · AP Physics 2

中性物体也会被带电物体吸引，因为内部正负电荷可以重新分布。区分净电荷的改变与极化，才能理解带电过程和导体静电平衡。

1. Electric conductors and insulators

Conductor 导体有容易在材料内移动的载流电荷，金属中主要是电子；insulator 绝缘体中的电荷通常束缚在原子或分子附近，不能自由穿过整个物体。

绝缘体仍可以发生 polarization 极化：正负电荷中心稍微偏移，形成电偶极响应，但净电荷可以仍为零。均匀线性介质的电响应可用介电常数描述， $\epsilon=\kappa\epsilon_0$ ， $\kappa$ 为相对介电常数；它是材料模型，不是所有介质都不变的普遍数值。

Ground 接地提供与大电荷储库交换电荷的通路，电荷可能流入或流出。接地不是把电荷“消灭”。先看通过接触和摩擦产生净电荷的方式。

不同材料接触、分开时，电子可能从一种材料转移到另一种。摩擦增加有效接触与分离次数，但不是把机械运动直接变成不存在的新电荷。

若两个最初中性的物体构成封闭电荷系统，最终 $$q_A+q_B=0$$ ；失电子者带正电，得电子者带负电。与空气、手或地面交换电荷时，就需要把这些环境加入守恒记账。

验电器张开说明存在电荷间的排斥，但仅凭张开角度不能确定正负。要用已知电荷作比较，且控制接触过程。下一种带电方式可以不让带电源与目标接触。

带电物体靠近中性导体时，导体先极化：可移动电荷重新分布，总电荷还可能是零。若此时接地，电子可以与地交换；保持带电源在附近，先断开接地，再移走带电源，导体就保留净电荷。

顺序不能省略。先移走带电源、仍保持接地时，电荷可能重新流动，最终不保留原来预期的净电荷。也可以让两个接触的中性导体在带电源附近极化，再先分开导体，最后移走带电源，使两导体分别留下异号电荷。

感应本身先改变分布，有通路和分离步骤后才改变某个物体的净电荷。这个区别也解释了为什么中性物体能被吸引。

带电物体靠近中性导体，异号电荷在近侧、同号电荷在远侧，近侧吸引更强，形成净吸引。中性绝缘体的微观极化也可以产生类似效果。

因此吸引不能证明两者一定带异号净电荷：其中一个也可能中性。简单受控情境中的排斥，则是同号带电更可靠的证据。

电荷移动直到不再有驱动其自由移动的净电场，便形成下一部分的静电平衡状态。

Electrostatic equilibrium 静电平衡中，导体材料内部的电场为零。否则自由电荷仍会继续移动。导体整体等势，表面外侧的电场垂直表面；多余净电荷分布在表面。

孤立球形导体的表面电荷均匀，形状不规则时通常不均匀，曲率较大的尖锐位置附近场更强。这里说的是导体材料内部，不能无条件说“任何空腔里都无电场”；腔内有电荷时会诱导内壁电荷，腔内场可以不为零。

静电屏蔽利用导体重分布电荷来改变内部场。下一单元不再等待电荷静止，而是建立持续电荷流动的回路，从电流与电压开始。