Приветствую!

Я знаю, как объяснить САБЖ с помошью закона Гауса. Поскольку заряженный проводник электростатичен, и тока в нем нет =>  можно выбрать любую замкнутую оболочку в проводнике. В проводнике нет электрического поля, а следовательно и нет заряда в этой оболочке. Только если мы возьмем оболочку вне проводника, будет поток через оболочку и соответственно заряд. Следовательно, заряд накапливается только на внешней поверхности проводника.

Меня интересует физическое объяснение, а не следствие закона Гауса.

neutrino, просто электроны отталкиваются друг от друга и распределяются так чтобы напряженность поля внутри была минимальной возможной при данном заряде.

Alexeis, Я такой сценарий у себя в голове прокручивал. Если бы они просто так бы отталкивались друг от друга, то распределились бы равномерно по проводнику. Как например газ заполняет шар. Но нет! Высокая плотность именно на поверхности! Как это? Это все равно чтобы газ весь скопился у внутренних стенок воздушного шара.

  Высокая это какая? У металлов на 0.00001% выше чем внутри?  Поверхностный заряд по сравнению о общим зарядом всех свободных электронов капля в море. Внутри электронов тьма, а снаружи ноль. Ну и куда же ему выгодно разбегаться?

Видимо ты упустил, что 

Весь лишний заряд накапливается на поверхности.

возьми 3 заряда. Один в центре, и 2 по бокам и посмотри как будут на них действовать силы. Разлетаться будут они по сторонам. При большой плотности избыточного заряда, он будет размещаться не только на самой поверхности, но и некоторой глубине. Но в реально существующих однополюсных конденсаторах плотность избыточного заряда слишком мала, поэтому он весь концентрируется на поверхности. Заряди на 100000 В шар, все равно заряда в нем мизер.

Добавлено @ 01:50
  Вот смотри как еще в заряженном шаре могут располагаться линии электрического поля? Только от центра или к центру. А сила действующая на электрон совпадает с направлением с вектором поля. Если бы не потенциальный барьер выхода из метала, то электрон оторвался бы и улетел. Безусловно электроны не будут близко друг к другу, но столько электронов туда и не напихаешь, чтобы они были близко. Начнут вырываться и улетать. Даже в вакууме. За счет туннельного эффекта. Вероятность улететь пропорциональна напряженности поля. А у униполяра напряженность поля с ростом заряда увеличивается очень сильно, потому что емкость маленькая. Вот и получается, что заряда мало и его едва хватает покрыть поверхность причем весьма не густо. 

neutrino, бери самые простые варианты - 1, 2, 3, 4, электрона, и просчитай общий совместный потенциал
как ты знаешь, в природе все (т.е. каждый электрон) тянется к наиболее стабильному варианту, т.е. 
1. равнодействие сил
2. минимальная энергия (потенциал)

далее главное - интуиция - гедэнк-эксперимент: не полый (полный) металлический шар радиуса R, 
распределяем "пинцетом" равномерно все электроны, замораживаем до 0 Кальвина, и размораживаем:
когда все электроны распределены равномерно, 
можно смотреть на каждый электрон шара и просто посчитать интуитивно - куда же его потянет.
выберем ось, проходящую через центр шарика.
допустим мы нашпиговали шарик так, что по этой оси видно 10 электронов.
т.е. слева от центра есть 5, и справа тоже 5.
наш тестовый электрон - красный. остальные - синие:

если наш электрон - 4-й справа, то его слева толкают 5+1 электронов, а справа - 3. 
как ты понимаешь, распределены эти соседи по оси равномерно, поэтому правые 3 нейтрализуют первые 3 слева.
значит в общей сложности на электрон по этой оси воздействуют 10 - 7 = 3 электронов СЛЕВА, т.е. толкают наш электрончик к поверхности R.
а остальные электроны, к-рые вкладывают компоненты сил в не-радиальном направлении - нейтрализуют друг друга.


Это сообщение отредактировал(а) bilbobagginz - 4.5.2010, 06:56

Ребят, мой ответ на этот вопрос был аналогичным вашему, но когда я спросил препода по физике, то он ткнул меня в закон гауса. Про взаимооталкивание он покачал головой. И вот я ломаю голову над этим вопросом.

Для малого количества электронов, версия с отталкиванием кажется очевидной. И действительно, добавив электрон к 1 уже находящемуся в проводнике (скажем полному шару), они разбегуться. 3 тоже. 4 может быть (может быть потому что если поставить 4-й в центр, то будет равновесие). Но как вам известно, поле в заряженной тонкой сфере равно нулю а следовательно и сила. Т.е. на электроны внутри заряженной сферы не действуют силы отталкивания. Если надыть интеграл со всеми подсчетами, могу выложить.

Добавлено через 5 минут и 37 секунд
И кстати, если проводник полый, то заряд распределяется только по внешней поверхности. Уж это взаимооталкиванием никак не объяснишь.

http://physel.ru/-mainmenu-29/-ainmenu-31/362-s-31---.html
Опытным путем все доказывается, но не разъясняется.

Добавлено через 5 минут и 34 секунды

http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2tx...33&p_page=3

Жесть. Почему же физик не согласился? Бильбо, ты его можешь знать - это препод из теха зовут Ели Коэн.
И что там с полыми проводниками?

Правда это единственный источник с таким объяснением. Может ошибка?

  Ты просто себе представляешь такую картину. Имеешь заряд на поверхности, вносим внутрь 1 электрон и на него внутри не действуют ни какие силы. Это действительно так. Один электрон сможет бегать внутри как захочет. А теперь представь что внутрь добавили еще один электрон. Оболочка на него также не действует, но тот электрон, который бегает внутри (его заряд ведь не скомпенсирован ни чем) на него действует. Имеем картинку отталкивания 2х электронов. Что в результате? Они разлетаются к краям. 
  Действительно множество электронов будут распределяться так чтобы уменьшить свой суммарный потенциал или что эквивалентно уменьшить напряженность электрического поля. 

Я может что-то путаю, но вы случайно не про скин-эффект говорите?

  Скин эффект это вытеснение зарядов на поверхность электромагнитным полем. Он наблюдается при высокой частоте. А тут статика. 

Да, я был невнимателен. 

это математическое доказательство.
но нужно еще и интуитивное. мне легче представить второе.
есть несколько намеков:
1. наиболее стабильное состояние - когда наименее высокая энергия, т.е. потенциал, т.е. максимальный радиус.
2. отторжение электронов

давай представим, что мы в 0 Кальвина, нарасфасовали электронов равномерно по всему объему шара.
теперь мы магическим образом дошли до комнатной температуры, и этим "отпустили" электроны.