为什么静电平衡时电荷只分布在导体表面，表面为等电势且内部电场强度是稳定为零

Question

如题所述

Answer 1

静电平衡时，如果是独立带电导体，则同种电荷间的相互斥力使电荷相互间远离到最远，当然只有外表面最远了；
如果是放入电场中的导体，则导体中的自由电子在电场力作用下沿电场力方向运动到不能再运动的地方，另一端就带等量异种电荷，同样是在导体的外表面。
以上是从电荷受力运动的角度来判断的，也可以这样去想：
如果导体内部还存在净电荷，则导体内部场强就不是处处为零，净电荷还受到电场力要继续作定向移动，导体还没有达到静电平衡状态，所以达到静电平衡状态的导体，净电荷只分布在外表面。

Answer 2

首先要知道静电平衡状态是指导体内和表面的电荷都不发生定向移动的状态，这就要求静电平衡的导体内部场强处处为零，如果内部场强不为零，导体中的自由电荷就会发生定向移动。如果到体内部有净电荷，到体内部的场强就一定不为零，自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，导体就不可能处于静电平衡状态，所以到体内部没有净电荷，电荷都分布在导体的外表面。这个结论也可以有法拉第圆筒实验来验证。因为到体内部场强处处为零，所以导体是一个等势体，导体表面自然就是一个等势面。