La distribución de la carga sobre la superficie de un conductor: ejemplos

Teníamos una bola de acero ¿recuerdas? Un conductor esférico... y estaba cargado con un exceso de electrones. Estos electrones se distribuyeron uniformemente en la superficie del conductor. Ahora vamos a cambiar la forma del conductor, así, en forma de gota. ¿Qué pasará con las partículas cargadas? ¿Adónde irán?

Bueno, están un poco amontonadas, en el lado estrecho. Ajustemos la forma un poco más, para ver mejor el efecto. Mmm. Incluso más amontonadas ahora. Parece que podemos establecer una regla: cuanto más puntiagudo es el conductor, más densamente se amontonarán los electrones.

Miremos un poco más de cerca, en un corte transversal, para ver qué pasa. Mira aquí primero, en la parte de la superficie que no es tan puntiaguda. Aquí hay un electrón. No puede moverse hacia adentro del conductor, ya que los electrones del otro lado lo repelen. Y tampoco puede salir al aire, porque el aire es un aislante.

Si este electrón se mueve a pesar de todo, tendrá que hacerlo a lo largo de la superficie del conductor. Pero hay muchos electrones que también quieren estar en la superficie. Y se repelen entre sí, tanto como pueden, para alejarse lo máximo posible el uno del otro. Observa que la dirección de su fuerza de repulsión ocurre a lo largo de la superficie del conductor. Ahora vayamos hasta allí, y comparemos la situación de este electrón.

Este también puede moverse sólo a lo largo de la superficie del conductor. Pero hay una diferencia aquí, en la parte curvada del conductor: Porque... observa dónde están los otros electrones -los que más repelen a nuestro electrón. En efecto, están debajo del nuestro, en relación con la superficie, por lo que su fuerza de repulsión se dirige hacia afuera del conductor, en una dirección en la que nuestro electrón no puede moverse. Y si una parte de la fuerza se dirige hacia afuera, entonces hay menos fuerza para dirigirse a los costados, hacia los otros electrones.

Así que aquí, en la parte curvada del conductor, los electrones se empujan menos los unos a los otros, y más en la pared exterior. Es por eso que más electrones pueden apretarse uno al lado del otro aquí. Luego, por supuesto, es muy incómodo para nuestro electrón ser presionado con tanta fuerza contra la pared. En realidad, es tan incómodo que podemos medirlo. Si medimos el campo eléctrico alrededor del conductor, veremos que es más fuerte precisamente en este área, donde los electrones son tan ferozmente repelidos contra la pared exterior.

Donde un conductor se curva, o sobresale, o si tiene una esquina puntiaguda, habrá una mayor concentración de partículas cargadas, y es también ahí donde el campo eléctrico será más fuerte. Esto es algo que puedes comprobar por ti mismo. Si cargas un conductor con electricidad estática, notarás que es mucho más fácil descargarlo a través del aire desde un punto afilado, que desde una superficie plana.