7-6 静电场中的导体  

例题7-6-1  两个半径分别为Rr的球形导体(R>r),用一根很长的细导线连接起来(如图),使这个导体组带电,电势为V,求两球表面电荷面密度与曲率的关系。

论证带电导体上的电荷面密度与曲率的关系

:两个导体所组成的整体可看做是一个孤立导体系。设这两个球相距很远,使每个球面上的电荷分布在另一球处所激发的电场可以忽略不计。细线的作用是使两球保持等电势,而细线上少量的电荷在两球处所激发的电场影响也可以忽略。因此,每个球又可近似地看做为孤立导体,在两球表面上的电荷分布各自都是均匀的。设大球所带电荷量为Q,小球所带电荷量为q,在静电平衡时它们有相等的电势值,为

        
    得         
    可见大球所带电荷量Q比小球所带电荷量q多。因为两球的电荷面密度分别为

        
    所以           

可见电荷面密度和曲率半径成反比,即曲率半径愈小(或曲率愈大),电荷面密度愈大。 当两球相距不远时,两球所带电荷的相互影响不能忽略,这时每个球都不能看做是孤立导体,两球表面上的电荷分布也不再均匀。于是,同一球面上各处的曲率虽相等,而电荷面密度却不再相同。因此,电荷面密度与曲率半径成反比仅对孤立导体成立。