Distribution de la charge électrique sur une surface conductrice : exemples

On avait une bille d'acier, tu te souviens ? Un conducteur sphérique... et il a été chargé avec des électrons en excès. Ces électrons se sont répartis uniformément sur la surface du conducteur. Maintenant, on change la forme du conducteur, comme ceci, en une forme de goutte.

Qu'arrivera-t-il aux particules chargées - où vont-elles aller ? Eh bien, elles s'entassent un peu, à l'extrémité étroite... Ajustons un peu plus la forme pour mieux voir l'effet. Hmmmm. Elles sont encore plus regroupées maintenant.

Il semble qu'on puisse énoncer une règle ici : Plus le conducteur est pointu, plus les électrons se rassembleront densément. Regardons de plus près, en coupe transversale, pour voir ce qui se passe. Regarde d'abord ici, sur la partie de la surface qui est moins pointue. Voici un électron. Il ne peut pas se déplacer vers l'intérieur du conducteur, car il est repoussé par les électrons de l'autre côté.

Et il ne peut pas non plus se déplacer en l'air, car l'air est un isolant. Si cet électron doit se déplacer, il devra se trouver le long de la surface du conducteur. Mais de nombreux électrons veulent aussi être à la surface. Et ils se repoussent, autant qu'ils le peuvent, pour s'éloigner le plus possible les uns des autres. Note que la direction de leur force répulsive est à peu près le long de la surface du conducteur.

Maintenant, allons ici, et comparons la situation de cet électron. Celui-ci ne peut aussi se déplacer que le long de la surface du conducteur. Mais il y a une différence ici sur la partie courbe du conducteur: Parce que... regarde où sont les autres électrons - ceux qui repoussent le plus notre électron. Ils sont en effet, sous le nôtre, par rapport à la surface, de sorte que leur force de répulsion est dirigée vers l'extérieur du conducteur, dans une direction où notre électron ne peut pas se déplacer.

Et si une partie de la force est dirigée vers l'extérieur, alors il y a moins de force à diriger latéralement, vers les autres électrons. Et ici, dans la partie courbe du conducteur, les électrons se poussent moins les uns sur les autres, et plus sur la paroi extérieure. Ainsi plus d'électrons peuvent se serrer ici les uns à côté des autres. Ensuite, il est très inconfortable pour notre électron, d'être pressé si fort contre le mur. C'est tellement inconfortable qu'on peut le mesurer.

Si on mesure le champ électrique autour du conducteur, on verra qu'il est plus fort dans cette zone précise, où les électrons sont si fortement repoussés contre la paroi extérieure. Lorsqu'un conducteur est plié, bombé ou a un coin pointu, il y aura une concentration plus élevée de particules chargées, et c'est aussi là que le champ électrique sera le plus fort. Tu peux le tester par toi-même. Si tu charges un conducteur avec de l'électricité statique, tu remarqueras qu'il est beaucoup plus facile de le décharger dans l'air à partir d'un point pointu que d'une surface plane.