การจ่ายประจุไฟฟ้าที่พื้นผิวของตัวนำ : ตัวอย่าง

เรามีลูกบอลเหล็กอยู่จำได้ไหม? ตัวนำไฟฟ้าทรงกลม ที่มีอิเล็กตรอนเต็มไปหมด อิเล็กตรอนเหล่านี้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ไปอยู่ตามพื้นผิวของตัวนำไฟฟ้า ตอนนี้ เราจะเปลี่ยนรูปตัวนำไฟฟ้า ให้เป็นแบบนี้ เป็นหยดน้ำ จะเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หรือ? พวกมันจะเดินทางไปไหนกันนะ? อ๋อ พวกมันเบียดกันนิดหน่อย ตรงปลายที่แคบๆหนะ ที่นี้ มาเปลี่ยนรูปตัวนำไฟฟ้ากันอีกหน่อย จะได้เห็นผลชัดขึ้นอีก โห ยิ่งเบียดกันเข้าไปใหญ่ ดูเหมือนว่าเราจะสามารถสรุปอะไรบาง อย่างได้ ยิ่งตัวนำไฟฟ้าแหลมมากเท่าไหร่ อิเล็กตรอนก็ยิ่งเบียดกันมากเท่านั้น มาดูใกล้ๆ แบบรูปตัดกันเถอะ จะได้เห็นว่า เกิดอะไรขึ้น ดูตรงนี้ก่อน ตรงที่พื้นผิวไม่ค่อยแหลมหนะ อิเล็กตรอนตรงนี้ มันขยับเข้าไปข้างในตัวนำไฟฟ้าไม่ได้ เพราะมันถูกอิเล็กตรอนที่อยู่ อีกด้านผลักอยู่ และมันก็ไม่สามารถขยับออกไปข้างนอกได้ด้วย เพราะอากาศนั้น เป็นฉนวน ถ้ามันอยากจะขยับจริงๆ มันก็ได้แต่ขยับไปตามพื้นผิวของตัวนำไฟฟ้า แต่ว่า มีอิเล็กตรอนมากมายที่อยากอยู่ ตรงพื้นผิว อิเล็กตรอนเหล่านี้ผลักตัว ออกจากกันให้มากที่สุดเท่าที่ทำได้ เพื่อที่จะอยู่ไกลกันที่สุด เท่าที่เป็นไปได้ ลองสังเกตทิศทาง ของแรงผลักดูสิ มันเกิดขึ้นตามผิว ของตัวนำไฟฟ้า ที่นี้ มาดูตรงนี้ และเทียบสถานการณ์กับเมื่อกี๊ดู อิเล็กตรอนตัวนี้ก็สามารถขยับไป ตามพื้นผิวของตัวนำไฟฟ้าได้ แต่สถานการณ์ตรงส่วนโค้งนี้ไม่เหมือนเดิม เพราะว่า... ดูอิเล็กตรอนตัวอื่นๆสิว่าอยู่ที่ไหน ตัวที่กำลังผลักอิเล็กตรอนของเรา อย่างแรงที่สุดอยู่ พวกมันอยู่ข้างใต้อิเล็กตรอนของเรา หากวัดจากพื้นผิว ดังนั้นก็แปลว่าจะมีแรงผลักมีทิศทางออกไป จากตัวนำไฟฟ้า ไปในทิศทางที่อิเล็กตรอนไม่สามารถขยับได้ และเมื่อมีแรงผลักบางส่วนมุ่งหน้าออกไป ด้านนอก ก็จะมีแรงผลักด้านข้าง ที่ผลักไปหาอิเล็กตรอนตัวอื่นๆ น้อยลง ดังนั้นตรงส่วนโค้งของตัวนำไฟฟ้านี้ อิเล็กตรอนจึงผลักกันเบาลง ในขณะที่ผลักพื้นผิวด้านนอกแรงขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลที่ว่า ทำไมอิเล็กตรอนตรงส่วนนี้ถึงเบียดกันได้ พอเบียดกันแบบนี้ ก็แน่นอนอยู่แล้วว่า อิเล็กตรอนของเรา ที่ถูกดันไปติดกับกำแพง จะรู้สึกอึดอัด มันน่าอึดอัดจนเราสามารถหาค่าได้เลย ทีเดียว ถ้าเราวัดค่าสนามไฟฟ้ารอบๆตัวนำไฟฟ้า เราจะพบว่าค่าสนามไฟฟ้าตรงบริเวณนี้ จะมากกว่าส่วนอื่น ตรงที่อิเล็กตรอนส่งแรงผลักไป ที่พื้นผิวด้านนอกอย่างแรงหน่ะ ตรงส่วนที่ตัวนำไฟฟ้าโค้ง หรือโป่งออก หรือมีมุมแหลม จะมีการกระจุกตัวของ อนุภาคประจุไฟฟ้ามากเสมอ และยังมีค่าสนามไฟฟ้ามากที่สุดอีกด้วย เราสามารถทดสอบสิ่งๆนี้ได้ด้วยตัวเอง ถ้าเราชาจตัวนำไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าสถิต เราจะเห็นว่า การปล่อยประจุผ่านอากาศจากปลาย แหลมนี้ เกิดขึ้นง่ายกว่าการปล่อยจาก พื้นผิวแบนๆอย่างมาก