Для школьников.
Если заземлённый электрометр (см. Электрометр ) соединить проводом с пробным шариком и этим шариком касаться разных точек внутренней и внешней поверхностей заряженного полого проводника (на рисунке заряженный проводник имеет форму узкого длинного ведёрка), то листки электрометра отклонятся на одинаковый угол, показав этим, что потенциалы всех точек заряженного проводника относительно Земли одинаковы, то есть электрического поля внутри заряженного проводника нет (см.занятие 52).
Электрометр покажет разность потенциалов между заряженным проводником и Землёй или даст потенциал проводника относительно Земли.
Теперь надо ответить на вопрос: как распределён заряд в проводнике?
На внутренней поверхности полого заряженного проводника зарядов нет - из-за взаимного отталкивания все заряды распределяются по внешней поверхности проводника, причём на остриях плотность заряда больше. Объясняется это тем, что заряды отталкиваясь стремятся расположиться дальше друг от друга.
Плотность распределения заряда определяется радиусом кривизны поверхности - чем меньше радиус кривизны, тем больше плотность заряда на участке проводника.
Теперь провод, соединяющий электрометр с шариком, уберём, а шариком с изолированной ручкой будем касаться сначала участка внешней поверхности заряженного проводника, затем заземлённого электрометра.
Проделывая эту операцию для разных участков внешней поверхности заряженного проводника увидим, что листки электрометра расходятся на разные углы. Расхождение листков больше на участках с малым радиусом кривизны.
Как это объяснить?
При касании заряженным шариком электрометра, прибор показывает потенциал шарика относительно Земли.
В момент соприкосновения шарика с заряженным проводником, шарик имеет потенциал равный потенциалу проводника.
Во время движения заряженного шарика от участка поверхности проводника к электрометру, потенциал шара непрерывно меняется из-за изменения его положения относительно окружающих предметов, в которых возникают индукционные заряды, влияющие на потенциал шарика. Потенциал индуцируемых зарядов накладывается на потенциал шарика (принцип суперпозиции).
В момент соприкосновения шарика с электрометром его потенциал пропорционален заряду, унесённому шариком с участка внешней поверхности заряженного проводника.
Таким образом, в момент соприкосновения шарика с электрометром углы отклонения листков электрометра указывает на распределение заряда на внешней поверхности проводника.
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Что произойдёт, если два шара разной ёмкости, заряженных до разных потенциалов, соединить проволокой?
Следующая запись: Занятие 53. Почему ёмкость проводника возрастает, если вблизи есть другое тело? Конденсаторы.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.