导体表面的电荷分布

【实验目的】

演示导体表面电荷分布与导体曲率的关系。

【实验器材】

静电曲率分布演示仪，如图41-1所示，高压电源。

图41-1

【实验原理】

对于形状不规则的带电导体，即使在孤立的情况下，处于静电平衡时，电荷在其表面的分布也是不均匀的。导体表面电荷面密度与曲率半径有关，表面曲率半径愈小处（既曲率愈大），电荷面密度愈大。其导体表面附近的场强是：

（41-1）

式中，表示电荷面密度，真空介电常数（真空电容率）。从式（44-1）说明静电平衡的导体表面附近的场强与该处的电荷面密度成正比。

【实验操作与现象】

  • 在呈“S”型的导体上，把金属片贴在不同的曲率处。
  • 将高压电源的正极接在导体上，开启高压电源，由低到高，逐渐加大电源。

3．观察金属片张开的情况，则看到曲率半径大的地方金属片张开角度很小，甚至保持下垂的状态。

4．演示完成后，关闭电源并进行人工放电。

【注意事项】

1．关闭电源后，取下电源任一极接头，与另一极接头相碰触人工进行放电，以确保仪器设备和操作者的安全。