Розподіл заряду на поверхні провідника

Що означає сидячи в машині при ударі блискавки маєте спільне з купою немовлят у брудних підгузках? Що ж, обидва допомагають пояснити, куди люблять йти електричні заряди -- коли вони можуть вибрати. Електричні заряди, як ви напевно знаєте, бувають двох смаків: позитивні та негативні. Електрон - це частинка з негативним зарядом, а протон — частинка з позитивним зарядом. Кожна «річ», кожен предмет, який заряджений електрично створює електричне поле, яке його оточує. Електричне поле трохи схоже на магнітне поле. Два типи поля пов'язані один з одним, але це не одне й те саме. Електричне поле, яке створює заряджений об'єкт, поширюється назовні в усіх напрямках. Він найсильніший поблизу зарядженого об'єкта, і стає все слабшим і слабкішим. Коли ми робимо креслення електричного поля оточуючи щось позитивно заряджене, ми показуємо поле як спрямоване від зарядженої речовини. Електричне поле, що оточує негативно заряджений об'єкт, намальовано як вказує на заряджену речовину. Коли заряджений об'єкт потрапляє в електричне поле іншого об'єкта, обидві частинки відчувають дію сили. Якщо одна частинка позитивна, а друга негативна, об'єкти відчувають силу по відношенню один до одного. Протилежні заряди притягуються. Якщо обидві частинки заряджені негативно, або, якщо обидва заряджені позитивно, сила, яку вони відчувають, буде далеко один від одного. Як заряди відштовхуються. Тепер давайте зберемо купу негативно заряджених частинок - електронів. Ми дозволимо їм розгулятися в цій сталевій кулі. Сталь - провідник, тому надлишок електронів, якими ми його заряджаємо можуть вільно пересуватися і розміщуватися там, де захочуть. Кожен електрон хоче відійти якомога далі від усіх інших надлишкових електронів. Тепер питання: куди вони подуть? Перш ніж відповісти на це питання, давайте замінимо електрони на маленьких дітей, в круговій ручці. Кожна дитина носить підгузник, який дійсно потребує зміни. Чим далі ти віддаляєшся від підгузника, тим менше ви відчуваєте його запах. Тому кожна дитина хоче відійти якомога далі від усіх інших немовлят. Куди вони йдуть? Якщо є двоє немовлят - вони йдуть у протилежні сторони кімнати. Троє немовлят? Чотири... п'ять... шестеро дітей... Щоб піти якомога далі від усіх інших немовлят, вони закінчуються вздовж паркану. Те ж саме з електронами. Згусток зайвих електронів у провіднику буде рівномірно розподілятися по поверхні провідника. Усередині провідника не знайдеться жодного з них. Чому? Просто. Якщо електрон спробує рухатися всередину, до центру м'яча, це зазнає сильнішого поштовху -- підвищена сила відштовхування -- від усіх електронів з іншого боку кулі. Електрони відштовхуються один від одного поки вони не відійдуть настільки далеко, наскільки можуть. На цій стадії, електричні поля всіх заряджених частинок врівноважити один одного. Зараз електрони знаходяться в стані рівноваги. Якби ви були всередині сталевої сфери, ви не відчули б електричного поля взагалі. а? Перебуваючи всередині зарядженого провідника... "Коли це стане в нагоді?" Ви запитаєте. Добре, якщо сидіти всередині металевої коробки і вдарила блискавка, що станеться? Ви це вже знаєте: в провіднику, будь-який надлишок електронів буде знайдено тільки на поверхні провідника. Так електричні заряди будуть рухатися по зовнішній поверхні автомобіля, а потім зробити стрибок на землю. Звучить дивно, але це правда: Ви можете бути в безпеці від величезних електричних зарядів, перебуваючи всередині них. Це називається кліткою Фарадея, після британського вченого Майкла Фарадея. Люди кажуть, що він зміг все пояснити де закінчуються електричні заряди... ... взагалі без використання брудних підгузників.