為什麼導體表面曲率越大,面電荷密度越高?

時間 2021-06-09 23:08:27

1樓:笒鞥

半徑為r的導體球曲率ρ=1/r,

若它帶電荷q,則其電荷均分布在表面,表面電荷面密度σ處處相同,且σ = q/4πr^2

由高斯定理和對稱性原理,球表面電場E的大小處處一樣, 且E = q/4πεr^2 = σ/ε,E∝σ

導體表面是個等勢面,球表面電勢V = q/4πεr = σr =σ/ρ,也就是說面密度和曲率的比值決定了該導體表面電勢的大小,σ = ρV。

對於乙個不規則的導體,導體表面同樣是個等勢面,設電勢為V,取一小塊曲率為ρ的球面(這裡預設為凸面,凹面的話之後要等效為鏤空圓球內表面),可以根據導體其餘部分對該小塊球面的電場作用效果等價構造乙個圓球,因為從效果上看,原導體和構造後的圓球在這小塊球面內側疊加的電場都被抵消,而且利用高斯定理,該小塊球面的表面電場都是E=σ/ε,即面密度相當。則利用等價圓球上的公式,該小塊球面的電荷面密度σ = ρV。

那麼,在這個不規則的導體上,曲率越大,電荷面密度越高,且電場越強。

2樓:托馬斯-紅黑

要保證整個導體電勢相同。然後假設這個導體是乙個乙個小球(微元)拼成的。球的電勢和半徑成反比,和電荷量成正比。

可以的出小球電勢和[電荷密度(電荷密度是指單位面積上的電荷量)與球半徑乘積]成正比曲率半徑小(曲率大)的地方所以電荷密度大。

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