[問題] 靜電感應之電荷分布 & 接地 相關問題

[alan23273850 (God of Computer Science)]

【出處】看完國中理化教材想到的問題

繼上一篇腳踏車的問題之後，我又來問問題啦。本魯最近在複習國中理化，可能會很常
問些有趣的問題，但不至於到洗板的頻繁程度，如有不喜請見諒。如有回答很多而覺得
有點缺錢的板友也可以提醒我發批幣給您，我這邊有不少 (咦？

【題目】https://imgur.com/AlLwHyp 的第 (1) 題
這是一題靜電感應相關的問題，當初教授的核心概念是金屬球內的異性電荷會往跑過來的
帶電體靠攏，而同性電荷會往反方向跑，就像我畫的示意圖那樣。
按照這個邏輯，A 會帶負電，B 不帶電，C 會帶正電。

【瓶頸】可是我後來想了一下，原子內只有電子會移動，那麼為什麼不是 ABC 三顆球的
電子通通往 A 跑，這樣的話 B 和 C 就帶正電了？
* 如果是因為一些電子軌域 (capacity) 等化學科相關的因素，詳細理由又是為何呢？
* 如果三顆金屬球都同元素但體積不同，答案會維持不變嗎？不同元素呢？不同形狀呢？

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【題目】我們都知道接地是為了要把目標物的電荷導到地面上。這個動作的原理我目前是
把目標物 + 導線 + 地面當成是一個大的導體 (無限大的不規則狀金屬球)，基於電荷平均
分布的原則，最後目標物分到的電荷就剩一咪咪，而這個一咪咪我們把它近似成電中性。
但現在問題是，如果地面 (或桌面等其他被視為 big ground 物質) 不是導體，也會有
相同的功能嗎？為什麼呢？
(這張圖只是要秀接地在感應起電的角色，與題目無關) https://imgur.com/kB8IGOz

【瓶頸】如果地面不是導體就沒有接地功能的話，那麼為什麼一般我們說接地接地都不去
討論地面是不是導體呢？

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→ hank780420: 接地是門大學問  不過比較偏應用端了
→ alan23273850: 所以難以用數學語言描述嗎？
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→ bruce78131: 好久以前的東西了
→ bruce78131: 第一題，應該是靜電力互斥所造成的結果
→ bruce78131: 加上有自由電子的關係
→ bruce78131: 電子軌域我不清處有甚麼比較好解釋的?
→ bruce78131: 頂多告訴你金屬鍵、共價鍵的特性不同
→ bruce78131: 如果同元素體積不同要看靜電力的結果
→ bruce78131: 不同元素可能會產生電位差
→ bruce78131: 那就要看產生的電位差夠不夠大了
我在 FB 上也是問到靜電力互斥這個答案，可是要怎麼量化的解釋，因為目前看起來
有點放馬後炮，先知道答案才去解釋，我想知道題目的其他變形怎麼解。

推 bruce78131: 第二題，我覺得還是要看地面的電導率吧
→ bruce78131: 就跟放水流一樣
我好奇的是如果我們雙腳是站在 "木質地板" 上，接地也是接到 "木質地板"，這種地板
應該也可以當作 "絕緣體"，那麼接地是否 "無效" 而且 "沒有必要"？我在 FB 上問到的
答案是正面的，木質地板就好像有些水電工穿的絕緣鞋一樣。
※ 編輯: alan23273850 (140.109.16.166 臺灣), 01/07/2021 11:21:08
推 Roshiel: 你踩在石頭上面有接地嗎? 石頭似乎也算絕緣體耶
推 bruce78131: 第一個問題你可以用一個場景去想像：兩個穿溜冰鞋的
→ bruce78131: 互推，必然會推到最遠的地方使其停止
→ bruce78131: 這個就有點類似位能的概念
→ bruce78131: 必然使位能達到最小
→ bruce78131: 而且你還要考慮到手hold住跟重力等的施力
→ bruce78131: 如果都沒有這些外力在宇宙中理應相吸
推 bruce78131: 第二個問題雖然我不是電類的，但我覺的應該跟mass tr
→ bruce78131: ansfer、heat transfer類似，也就是通量的概念（flux
→ bruce78131: )
推 bruce78131: 主要看每單位時間內（通量則會看到截面積）所可以流
→ bruce78131: 過去的電量
→ bruce78131: 如果電子可以順利transfer過去以致使不會令人受傷那
→ bruce78131: 種觸電的殘留，那就沒差
推 bruce78131: 剛剛估狗一下真的有人做實驗將家用110V的插座連到木
→ bruce78131: 頭地板……
→ bruce78131: 囧……
→ bruce78131: 如果可以的話，麻煩幫忙查以下幾個東西的電導率：
→ bruce78131: 木頭、空氣、乾水泥、隨便挑幾種岩石、塑膠
→ bruce78131: 我想答案應該可以出來