Розподіл заряду на поверхні провідника: Приклади

У нас була сталева куля, пам’ятаєш? Сферичний провідник... і він був заряджений надлишковими електронами. Ці електрони розподілилися рівномірно на поверхні провідника. Тепер ми збираємося змінити форму провідника, ось так, до форми краплі. Що станеться із зарядженими частинками - куди вони підуть? Ну, вони трохи скупчилися, у вузькому кінці... Давайте ще трохи підкоригуємо форму, щоб краще побачити ефект. Хммм Зараз ще більше тісно. Здається, ми можемо сформулювати тут правило: Чим гостріший провідник, тим щільніше будуть упакуватися електрони. Давайте подивимось ближче, на поперечному розрізі, щоб побачити, що відбувається. Подивіться спочатку сюди, на тій частині поверхні, яка не така загострена. Ось електрон. Він не може рухатися всередину провідника, оскільки його відштовхують електрони з іншого боку. І він не може вилетіти в повітря, тому що повітря є ізолятором. Якщо цей електрон взагалі рухатиметься, він повинен бути вздовж поверхні провідника. Але є багато електронів, які також хочуть бути на поверхні. І вони відштовхуються один від одного, скільки вони можуть, відійти один від одного якомога далі. Зверніть увагу, що напрямок їх репелентна сила знаходиться в значній мірі вздовж поверхні провідника. Тепер ми підемо сюди, і порівняйте положення цього електрона. Цей також може рухатися тільки по поверхні провідника. Але тут є різниця на вигнутій частині провідника: Тому що... зверніть увагу, де знаходяться інші електрони - ті, хто найбільше відштовхує наш електрон. Вони фактично під нашими, відносно поверхні, тому їх сила відштовхування спрямована назовні від провідника, в напрямку, в якому наш електрон не може рухатися. І якщо частина сили спрямована назовні, тоді менше сили буде спрямовано вбік, до інших електронів. Тож тут, у зігнутій частині провідника, електрони менше тиснуть один на одного, і більше на зовнішній стіні. Тому електронів більше тут можна стиснути один біля одного. Тоді, звичайно, це дуже незручно для нашого електрона, так сильно притиснувшись до стіни. Насправді, це настільки незручно, що ми можемо це виміряти. Якщо виміряти електричне поле навколо провідника, ми побачимо, що він сильніший саме в цій області, де електрони так люто відштовхуються від зовнішньої стінки. Там, де провідник згинається або випирає, або має гострий кут, буде вища концентрація заряджених частинок, і саме там електричне поле буде найсильнішим. Це те, що ви можете перевірити на собі. Якщо зарядити провідник статичною електрикою - ви помітите, що це набагато легше щоб змусити його випустити повітря з гострої точки, ніж з плоскої поверхні.