一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要112 年第 4 題單選題
一金屬導體製成的開口容器,底部內面裝有絕緣板。在容器外不遠處,另有一帶電物體乙與容器沒有接觸。使帶正電的小物體甲固定於容器內的絕緣板上,則乙施給甲之靜電力的量值為 F。今將一金屬導體蓋子緊緊的蓋在容器開口上,使容器成為完全封閉的導體,則乙施給甲之靜電力的量值 f 為何?
Af > F
Bf = F
C$f = \frac{1}{2} F$
Df = 0正確答案
D正確答案
封閉導體形成靜電屏蔽(法拉第籠),外部電荷的電場無法進入內部,故甲受力為 0。
為什麼答案是 D
完全封閉的導體形成法拉第籠(Faraday cage),導體表面感應電荷重新分布,使內部電場為 0,故甲完全不受乙的靜電力作用,f = 0。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 封閉導體形成靜電屏蔽(法拉第籠),外部電荷的電場無法進入內部,故甲受力為 0。
看到「完全封閉導體」+「外部電場對內部影響」→ 靜電屏蔽 → 內部電場 = 0。
逐選項分析
A✕
封閉後外部電場被導體屏蔽,內部電場反而減弱為 0,不可能大於原本的 F。
B✕ 陷阱
陷阱選項。若誤以為加蓋子只是物理遮蔽、不影響電場,會選 B。實則封閉導體的自由電子會重新分布,完全抵銷外部電場。
C✕
靜電屏蔽是「全有全無」的效應,不會只削減一半。封閉後內部電場直接歸零。
D✓ 正確
完全封閉的導體形成法拉第籠(Faraday cage),導體表面感應電荷重新分布,使內部電場為 0,故甲完全不受乙的靜電力作用,f = 0。
靜電屏蔽關鍵比較
| 情境 | 容器狀態 | 內部電場 | 甲受力 |
|---|
| 加蓋前 | 開口(非完全封閉) | 外部電場可進入 | F |
| 加蓋後 | 完全封閉導體 | 感應電荷抵銷 → 0 | 0 |
直覺上會覺得「加個蓋子有差嗎?」而選 B(f = F)。但關鍵在於「開口 vs 完全封閉」:只要有開口,屏蔽不完整;一旦封閉,就形成法拉第籠,內部電場瞬間歸零,這是質變而非量變。