По книге: П. Лакур, Я. Аппель. Историческая физика. Том 2. Одесса, 1908. – 432 стр.

Распределение электричества на проводящих телах



Большое значение имели исследования Кулона о том, как распределяется электричество на хорошем проводнике, например на металлическом шаре. Легко было бы предположить, что электричество распределяется равномерно по всему шару, подобно воздуху в закрытом пространстве. Однако с электричеством происходит нечто совершенно иное. Кулон нашел, что полый металлический шар принимает точно такое же количество электричества, как и массивный шар такого же радиуса. Он мог это доказать при помощи своих крутильных весов. Когда изолированный заряженный массивный шар приводили в соприкосновение с полым шаром, то на последний переходила половина заряда. Отсюда следует, что электричество скапливается на поверхности шара.

Нетрудно также представить себе, почему внутри тела электричества быть не может. В самом деле, если бы там было два небольших количества электричества, то они отталкивались бы друг от друга, и, так как хороший проводник не оказывает сопротивления движению электричества, эти электрические массы должны удаляться друг от друга как можно дальше, т. е. должны переходить на поверхность. Они не могли бы уйти дальше, так как воздух представляет собой хороший изолятор, мешающий движению электричества. Если хороший проводник имеет форму шара, то электричество распределяется по его поверхности равномерно.

Кавендиш первый доказал, что электричество в хорошем проводнике находится только на поверхности, и продемонстрировал это с помощью опыта.

Изолированный латунный шар был заряжен и покрыт половинами полого шара. Когда эти две половины, снабженные изолирующими ручками, удалялись, обнаруживалось, что внутренний шар терял электричество, а полушария наэлектризовывались.

Таким образом, если данное пространство окружено проводящей поверхностью и если заключающиеся в нем тела находятся в соприкосновении с его внешней поверхностью, то внутри этого пространства не может быть электричества.

Позднее Фарадей продемонстрировал это следующим образом. Он взял большой деревянный ящик (со сторонами в 2 м) и покрыл его внутреннюю сторону фольгой. Затем поместил в него чувствительный электроскоп, после чего обкладка из фольги была сильно заряжена. Внутри ящика не было заметно никакой электризации.

  • Объясните опыты Кулона и Кавендиша с точки зрения современной теории строения атома.
  • Изобразите линии напряженности и эквипотенциальные поверхности внутри шара.