法拉第冰桶实验faladi bingtong shiyan

1843年M.法拉第用一只盛冰的锡铝合金桶和一只灵敏金箔验电器相连接所进行的系列实验，它很好的显示了导体壳的性能和静电感应的性质，并为电荷守恒定律打下基础。法拉第冰桶实验示意如图所示。

我们讨论如下实验：
❶用丝线悬挂带正电的导体球A，从冰桶小口降到桶内部，但不接触，发现金箔张开。这表明由于静电感应，金属远端因相斥而张开。将小球提出桶外，金箔下垂，说明其恢复中性。
❷在桶内变动正电荷球的位置，但不接触，金箔张角不变，这表明导体壳外壁电荷分布不受壳内电荷位置的影响。
❸当带正电的小球位于桶内，但不接触内壁，金箔张开，用手接触桶外壁，金箔下垂，表明桶外表面电荷沿人体全部进入大地；再将金属球提出桶外，金箔又张开，且张角与用手触桶外壁前张角相同。检测此时冰桶所带电荷为负电荷，但从冰桶内部取不出任何电荷。这表明，静电感应使中性导体（此处为冰桶）感应出等值异号电荷，并且导体壳电荷分布在导体外表面。
❹在❶的前提下，将金属小球与冰桶内壁相碰，金箔张角不变，提出小球，小球已不带电。这表明正金属小球与冰桶内壁相碰，并未改变桶外壁电荷分布，只是与桶内壁感应的等值异号的电荷中和罢了。当然，其效果相当于将金属球的正电荷从冰桶内壁全部传递给冰桶，并分布于外表面。但实验表明，将小球与冰桶外壁相碰，绝不能将其电荷全部传给冰桶。
❺在
❷的前提下，再放一中性金属球B于冰桶内，无论B在什么位置，是否与A相接触，或接触后再分开，验电器金箔张角均不变。这再次证明了
❷的实验结论：只要导体壳内电量总和不变，无论位置如何，桶外壁电荷分布不受影响。但若A、B、C相互接触过，将A或B提出到冰桶外，金箔张角都将改变。
❻将丝绸和玻璃棒同时放入桶中，然后摩擦，验电器的金箔并不张开，但若将丝绸或玻璃棒之一撤出桶外，金箔张开同样的角度，但检验其电荷异号。这表明摩擦使等量异号电荷同时出现。所有这些实验，对静电平衡下的导体，导体壳的性质做了定性定量研究，并为电荷守恒定律提供了实验事实。