静电平衡与法拉第笼

导体里的「自由电子大军」

金属里有海量可以自由移动的电子。把导体放进外电场，电子会被推着重新排队，直到它们自己产生的电场把外电场完全抵消——这就是静电平衡：导体内部电场处处为零，净电荷全部挤到外表面。整个过程在十亿分之一秒量级内完成。

法拉第笼：一个「空心」的安全屋

推论惊人：空心的导体壳内部，电场恒为零。1836 年法拉第亲手做了一个金属网罩，人坐在里面，外面电火花四射，里面安然无恙——这就是法拉第笼。今天飞机穿越雷雨时乘客安全，靠的就是金属机身这个笼；电梯里手机信号变差，也是金属轿厢屏蔽了电磁波。

尖端放电：电荷喜欢挤在表面最尖的地方，尖端附近电场特别强，能把空气击穿——这就是避雷针的原理。注意避雷针不是「避开」雷，而是主动把雷引到自己身上，再导入大地。

常见误区：雷雨天躲汽车里安全，不是因为轮胎绝缘（闪电连几公里空气都能击穿，一层橡胶挡不住），而是因为金属车壳是个法拉第笼——待在车内别碰金属部件。

练一练：观察家里的微波炉，门上的金属网眼就是法拉第笼，想想网眼为什么比微波的波长小得多。