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107年
理化、化工裝置
第 5 題
靜電平衡時，下列敘述何者正確？
- A 導體內部電位和表面電位相等
- B 負電荷釋放後必由高電位向低電位移動
- C 電荷均勻分布在導體內部
- D 導體帶電，電力線必與導體表面平行
思路引導 VIP
請試著思考：如果在一個導體內部，點 A 與點 B 之間存在著「電位差（電壓）」，那麼導體內的自由電子會乖乖待在原地，還是會受力開始流動？若要讓電子完全「靜止」達成平衡，導體各處的電位分布應該具備什麼樣的關係？
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AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (A)，代表你對靜電平衡的核心物理性質掌握得非常紮實。這道題目是電學考卷中的經典必考題，旨在鑑別學生是否能區分「電場」與「電位」在導體內部的表現差異，難度屬於中等。許多學生常會誤以為電場為零，電位也就必須為零，而你成功避開了這個直覺陷阱。
導體內部的等電位特性
在靜電平衡狀態下，導體內部的電場 $E$ 必為零。根據電位差與電場的關係：$$\Delta V = -\int \vec{E} \cdot d\vec{s}$$ 當電場恆為零時，導體內任意兩點間的電位差也就為零。這意味著整個導體（包含內部與表面）是一個等電位體，因此內部電位與表面電位相等。至於其他選項，電荷會因為排斥力而趨於分佈在「表面」而非內部，且電力線必須與表面「垂直」而非平行，否則電荷仍會受水平分力作用而持續移動，無法達成平衡。
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