Fördelning av laddning på ytan av en ledare: Exempel

Vi hade ju en stålboll, eller hur? En sfärisk ledare och den var laddad med en massa extra elektroner. De här elektronerna, visade det sig, fördelade sig jämnt på ledarens yta. Nu ska vi ändra form på ledaren, så här, till en droppe. Vad kommer då hända med de laddade partiklarna -- vart kommer de ta vägen?

Jo, de liksom knör ihop sig lite där i den smala änden... Vi ändrar formen lite till, så vi ser effekten bättre. Hmmmm. Ännu mer knökat nu. Det verkar som vi kan formulera en regel här: Ju mer spetsig ledaren är, desto tätare kommer elektronerna att tränga ihop sig. Vi tittar lite närmare, på en genomskärning, för att se vad som händer.

Vi kollar först här uppe, på den delen av ytan som inte är så spetsig. Här sitter en elektron. Den kan inte röra sig inåt ledaren, eftersom den repelleras av elektronerna på andra sidan. Och den kan inte heller röra sig ut i luften, för luft är en isolator. Ska den här elektronen kunna röra på sig över huvud taget, så får det vara utmed ledarens yta.

Men det är många elektroner som också vill vara här på ytan. Och de repellerar varandra allt vad de kan, för att komma så långt från varandra som möjligt. Du ser att riktningen på deras repellerande kraft, är i stort sett utmed ledarens yta. Nu går vi hit bort, och jämför med situationen för den här elektronen istället. Den här kan också bara röra sig utmed ledarens yta.

Men det finns en skillnad här på den mer krökta delen av ledaren. För ... kolla var de andra elektronerna är nånstans de som repellerar mest på vår elektron. De flesta är liksom snett under våran, relative to the surface, jämfört med ytan, så deras repellerande kraft riktas mer utåt från ledaren, i en riktning som vår elektron ändå inte kan förflytta sig. Och om en del av kraften riktas utåt, så blir det mindre kraft kvar som riktas i sidled, mot de andra elektronerna.

Så, här, i den krökta delen av ledaren, knuffas elektronerna mindre med varandra, och trycker istället hårdare mot ytterväggen. Därför kan fler elektroner tränga ihop sig bredvid varandra här. Det blir förstås väligt obekvämt, för vår elektron, att bli pressad så här hårt mot väggen. Det blir faktiskt så obekvämt att vi kan mäta det. Om vi mäter det elektriska fältet runt ledaren, ser vi att det blir starkare just i det här området, där elektronerna blir så hårt repellerade mot ytterväggen.

Där en ledare är böjd, eller buktar ut, eller har ett skarpt hörn, där samlas fler laddade partiklar, och där blir också det elektriska fältet starkast. Det här kan du testa själv. Om du laddar upp en ledare med statisk elektricitet, så kommer du märka att det är mycket lättare att få den att ladda ur genom luften från en spetsig punkt än från en plattare yta.