Можно ли заставить электрическое поле проникать в толщу металла?

Когда внешнее электрическое поле Е доб. внешнее воздействие на металл, свободные электроны движутся против направления поля внутри металла и создают внутреннее поле Е инт напротив Е доб. пока они не уравновесятся так, что чистое поле внутри будет равно нулю.

Когда все свободные электроны переместились на одну сторону металла, внутреннее поле больше не может увеличиваться, что произойдет, если внешнее поле увеличится еще больше?

Начнет ли теперь электрическое поле проникать в металл и будет ли внутри иметь ненулевое значение?

Я думаю, что свободные электроны должны двигаться в направлении, противоположном внешнему полю, я прав?

Ответы (2)

Металл имеет такую ​​высокую плотность электронов проводимости н ∼ 10 22 с м − 3 что в металле с размерами порядка сантиметров вы не сможете аккумулировать их все на одной поверхности при любом практически достижимом внешнем электрическом поле. Максимально применимые внешние электрические поля порядка 10 7 В / с м из-за появления заметной полевой электронной эмиссии (туннелирование Фаулера-Нордгейма). См. https://en.wikipedia.org/wiki/Field_electron_emission . Это означает, что максимальная плотность поверхностного заряда η электронов, которых вы можете достичь, порядка

η "=" Е ϵ 0 "=" 10 7 В с м − 1 · 8,85 · 10 − 14 Ф с м − 1 "=" 8,85 · 10 − 7 С с м − 2 "=" 5,5 · 10 12 д с м − 2
где заряд электрона д "=" 1,6 · 10 − 19 С . Таким образом, практически вы можете накопить только около 5,5 · 10 12 с м − 2 электронов на поверхности, а это означает, что вы можете собрать все электроны проводимости на поверхности только в чрезвычайно тонком металлическом листе толщиной г "=" 5,5 · 10 − 10 с м что порядка атомного радиуса.

Таким образом, вы практически никогда не сможете добиться проникновения статического электрического поля в объем металла. Он всегда будет защищен.

Поместим металлический проводник во внешнее электростатическое поле. Электростатическое поле будет действовать на все заряды проводника, в результате чего все отрицательные заряды будут смещены в сторону, противоположную полю. Этот ток будет продолжаться до тех пор, пока не установится определенное распределение заряда, при котором электрическое поле во всех точках внутри проводника исчезнет. Теперь можно предположить, что внешнее электрическое поле настолько интенсивно, что все электроны зоны проводимости устремились в одну сторону проводника. Так что теперь он остается материалом только с непроводящими электронами и равномерноположительно заряжен (за исключением внешней поверхности), так как все проводящие электроны покинули внутреннюю часть металла, концентрируясь на одной стороне поверхности. В этой новой ситуации E внутри материала больше не равно нулю, фактически внутри него существует однородный положительный заряд (теорема Гаусса). Металлическая связь разорвана.

Можно ли заставить электрическое поле проникать в толщу металла?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v