Varauksen jakautuminen johtimen pinnalla: Esimerkkejä

Meillä oli rautapallo, muistatko? Pyöreä johdin... ja se oli varautunut ylimääräisillä elektroneilla. Nämä elektronit jakaantuivat tasaisesti johtimen pinnalle. Muutetaan nyt johtimen muotoa, tällä tavoin, pisaranmuotoon.

Mitä tapahtuu varautuneille hiukkasille - mihin ne menevät? No, ne ovat vähän kuin ahtautuneet kapeaan päähän... Säädetään muotoa vielä vähän, jotta näemme vaikutuksen paremmin. Hmmmm. Vielä ahtaampaa nyt.

Näyttää siltä, että voimme tehdä tästä säännön: Mitä terävämpi johdin, sitä tiheämmin elektronit pakkautuvat yhteen. Katsotaan vähän tarkemmin läpileikkauksessa, mitä tapahtuu. Katso tänne ensin, tähän osaan pintaa, joka ei ole niin terävä. Tässä on elektroni. Se ei voi liikkua johtimen sisälle, koska toisella puolella elektronit hylkivät sitä.

Eikä se voi liikkua ulos ilmaan, koska ilma on eristin. Jos tämä elektroni liikkuu ollenkaan, sen täytyy tehdä se johtimen pintaa pitkin. Mutta on paljon elektroneja, jotka haluavat olla myös pinnalla. ja ne hylkivät toisiaan niin paljon kuin pystyvät, päästäkseen mahdollisimman kauas toisistaan. Huomaa, että niiden hylkimisvoiman suunta on lähes samansuuntainen johtimen pinnan kanssa.

Nyt siirrymme tänne, ja vertaamme tämän elektronin tilannetta. Tämä voi myös liikkua vain johtimen pinnan mukaisesti. Mutta tässä johtimen kaarevassa osassa on eroavaisuus. Eli, huomaa, missä toiset elektronit ovat - nuo, jotka hylkivät meidän elektroniamme eniten. Ne ovat voimissaan, meidän allamme, lähellä pintaa, joten niiden hylkimisvoima suuntautuu ulospäin johtimesta, suuntaan, johon meidän elektronimme ei voi liikkua.

Ja jos osa voimasta suuntautuu ulospäin, sivuille kohdistuvaa voimaa on vähemmän muita elektroneja kohtaan. Joten tässä, johtimen taipuneessa osassa, elektronit työntävät vähemmän toisiaan ja enemmän ulkoreunoja. Tämän vuoksi enemmän elektroneja voi puristua yhteen toistensa viereen täällä. Meidän elektronillamme on tietysti erittäin epämukavaa, olla niin kovasti painautuneena seinää vasten. Se on oikeastaan niin epämukavaa, että voimme mitata sen.

Jos mittaamme johtimen ympärillä olevan sähkökentän, näemme, että se on vahvempi erityisesti tästä kohdasta, jossa elektronit ovat niin ahdistettuina ulkoseinää vasten. Kohdassa, jossa johdin on taipunut, ulospäin pullistunut tai teräväkulmainen, tulee olemaan suurempi varautuneiden hiukkasten keskittymä, ja siinä kohtaa myös sähkökenttä tulee olemaan vahvin. Voit testata tämän itsekin. Jos varaat johtimen staattisella sähköllä - huomaat, että on paljon helpompaa saada varaus purkautumaan ilman läpi terävästä kohdasta kuin tasaiselta pinnalta.