問題真空中に置かれた半径 a[m] の孤立した導体球に、電荷 Q[C] を与えて静電平衡に達した。この導体球に関する記述として、誤っているものはどれか。
- a電荷は導体球の表面に一様に分布し、導体内部の電界の強さは零である。
- b導体球の外部の電界は、中心に点電荷 Q[C] が集中しているとみなした場合と同じになる。
- c導体球の表面の電位は Q/(4πε0a)[V] である。
- d導体球の内部の電位は零であり、表面の電位より低い。
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正解：d. 導体球の内部の電位は零であり、表面の電位より低い。
静電平衡にある導体は内部の電界が零であるため、内部のどこでも電位は等しく、表面の電位 Q/(4πε0a) と同じ値になる。したがって内部の電位が零で表面より低いとする記述は誤りである。電荷が表面に一様分布して内部電界が零になること、球外部では中心の点電荷とみなした場合と同じ電界になること、表面電位が Q/(4πε0a) であることは、いずれも正しい記述である。
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