توزيع الشحنة على سطح الموصل: أمثلة

هل تذكر كرة الصُلب؟ الموصل الكروي ... الذي تم شحنه بإلكترونات زائدة. تتوزع هذه الإلكترونات بالتساوي على سطح الموصل. لنغير شكل الموصل، هكذا، ليصبح على شكل قطرة. ماذا سيحدث للجسيمات المشحونة - إلى أين ستذهب؟ حسنا، هناك القليل من التزاحم عند الطرف الضيق ... لنجعل الشكل مدببا أكثر لنتمكن من فهم هذا التأثير. هممم. أصبح أكثر تزاحما. يمكننا القول بأنه كلما كان الموصل مدببا، كلما زادت كثافة الإلكترونات المتجمعة معا. لننظر أقرب إلى مقطع عرضي لنرى ما يحدث. أنظر هنا أولا، إلى الجزء غير المدبب من السطح. هذا الإلكترون لا يمكنه التحرك للداخل، لأنه سيتنافر من الإلكترونات على الجانب الآخر. ولا يمكنه الخروج للهواء، لأن الهواء عازل. وإذا تمكن من التحرك، فلا يمكنه التحرك إلا على طول سطح الموصل. لكن هناك الكثير من الإلكترونات على السطح، وهي تتنافر من بعضها بقوة، كي تتباعد عن بعضها قدر الإمكان. لاحظ أن اتجاه قوة التنافر يكون غالبا على طول سطح الموصل. لنذهب الآن إلى هنا، ونقارن حالة هذا الإلكترون. إنه أيضا لا يمكنه التحرك إلا على طول سطح الموصل. ولكن هناك فرق. هنا، فى الجزء المدبب للموصل: لاحظ أماكن الإلكترونات الأخرى، التي تتنافر مع هذا الإلكترون أكثر من غيرها. إنها تقع أسفله بالنسبة للسطح، لذا فإن قوى التنافر الناشئة منها تكون متجهة لخارج الموصل، في اتجاه لا يمكن للإلكترون المدفوع أن يتحرك إليه، وإذا كان اتجاه القوى للخارج، فإن القوى المؤثرة باتجاه الجوانب نحو الإلكترونات الأخرى تكون أقل. لذا، في الجزء المدبب من الموصل، يزيد تدافع الإلكترونات نحو الجدار الخارجي، ويقل تدافعها تجاه بعضها، وهذا هو سبب إنضغاط وتجمع المزيد من الإلكترونات معا هنا. إنضغاط هذا الإلكترون نحو الجدار هكذا غير مريح له بالطبع، لدرجة أننا نستطيع قياس ذلك. إذا قسنا المجال الكهربائي حول الموصل، سنجد أنه أقوى في هذه المنطقة تحديداً، حيث تتنافر الإلكترونات بشراسة نحو الجدار الخارجي. إذا كان الموصل منحنيا، أو مدببا أو به زاوية حادة، سيكون تركيز الجسيمات المشحونة كبير، وسيكون المجال الكهربائي أقوى. يمكنك اختبار ذلك بنفسك. إذا شحنت موصلا مدببا بكهرباء ساكنة - ستلاحظ أن تفريغ الشحنة في الهواء من النقطة المدببة يكون أسهل بكثير من السطح المستوى.