研究导体上的电荷分布

实验目的

认识静电平衡时导体上电荷的分布规律，知道电荷集中在外表面且尖端处较密。

实验原理

导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，因此净电荷只分布在导体外表面。外表面上，曲率半径越小的地方（如尖端）电荷分布越密，附近场强也越大，空气容易被电离，从而发生尖端放电。整个导体是等势体，表面是等势面。

实验器材

• 带电导体（如球形、带尖端的导体）
• 导体内部区域
• 导体外表面
• 尖端与平滑部位
• 电荷分布示意

实验步骤

1. 观察未带电导体，再让导体带上电荷。
2. 观察电荷出现在导体的内部还是外表面。
3. 更换不同形状的导体，比较各处电荷的疏密。
4. 重点比较尖端与平滑部位的电荷分布。
5. 归纳电荷分布与导体形状的关系。

实验现象与结论

带电导体的电荷分布在外表面，内部没有净电荷。形状不规则时，尖端处电荷分布较密，较平坦处较稀，球形导体表面分布较均匀。这说明导体表面电荷分布与曲率有关，也解释了尖端放电现象。

常见问题

为什么导体内部没有净电荷？

静电平衡时导体内部场强为零，净电荷若在内部就会产生场强，所以净电荷只能分布在外表面。

避雷针为什么做成尖的？

尖端电荷密集、场强大，容易使空气电离放电，可把云层所带电荷导入大地，保护建筑物。