Почему в металле свободные электроны не падают на дно металла под действием силы тяжести?
Кроме того, предполагается, что заряды в проводнике находятся на поверхности, так почему же все свободные электроны не перемещаются на поверхность?
Что касается первого вопроса, я подозреваю, что это происходит из-за электрической силы, которая больше, чем сила гравитации и электрическая сила, действующая по длине проводника.
У меня нет интуиции на второе.
Ваша интуиция в отношении первого верна; лишние заряды удерживаются на поверхности электростатической силой, которая на много порядков сильнее силы гравитации.
Второй (и часть первого): вы путаете свободные электроны с «лишними» электронами.
В проводнике электроны с самой высокой энергией не связаны ни с одним атомом, а вместо этого плавают вокруг. В любой момент времени они вносят значительный вклад в нейтрализацию поля 5-8 других ядер (которые окружены меньшим количеством электронов).
Если бы все свободные электроны падали вниз, то вокруг положительно заряженных ядер наверху было бы меньше электронов, что вызывало бы сильное электрическое поле и увеличение потенциальной энергии системы (чего никогда не произойдет само по себе). По сути, если свободный электрон покидает область, в которой он находится, другой должен прийти и заменить его, войдя в общую область, чтобы уравновесить силы. Невыполнение этого требования создаст дыру , которая будет перемещаться, пока не будет нейтрализована.
То же самое относится и к перемещению всех зарядов на поверхность. Когда дело доходит до проводника, на поверхности должны быть только «лишние» заряды. Тело проводника должно оставаться электрически нейтральным, а этого не может произойти, если свободные электроны движутся к поверхности.
Вы правы в том, что электромагнитная сила намного сильнее гравитации. Для такой частицы, как электрон, электрическая сила составляет около раз сильнее (это показывает простой расчет), чем гравитационная сила между двумя электронами. Изменение происходит просто из-за разницы в их константах, а также в массе и заряде электронов. Тем не менее, это не означает, что электроны не искривляют пространство-время. Эффект слишком незначительный, чтобы его можно было измерить.
Что касается вашего второго вопроса, проводник не обязательно имеет чрезмерные заряды на своей поверхности, если только вы не делаете «зарядку». Даже если есть какие-то статические заряды, это не оказывает существенного влияния на свободные электроны. Потому что разность потенциалов, которая их движет, сильнее, чем электростатическое притяжение между парой электронов.
азбука
Безумный арахис вафли
азбука