Lo que mantiene a los electrones en un cargadas negativamente el director de orquesta de salir?

Question

Imaginar una carga negativa de los conductores en un vacío. El exceso de electrones se extiende sobre la superficie de la red de campo eléctrico dentro del conductor es cero.

Lo que mantiene a estos extra electrones enlazados al conductor?

Para el caso de un conductor neutro, pude comprender intuitivamente algún tipo de Coulomb la fuerza de ser responsable. Pero para un conductor cargado negativamente, no entiendo a qué neta (?) entidad positiva que ejerce la fuerza de atracción.

• Hay una explicación basada sólo en la electrodinámica clásica (es decir, en el nivel de Jackson).
• Si no, es la explicación puramente mecánica cuántica?

Básicamente, ¿cómo es que un modelo de este fenómeno?

Answer 1

Lo que mantiene a los electrones en un cargadas negativamente el director de orquesta de salir?

Se trata de una mecánica cuántica fenómeno. Donde existe un campo eléctrico potencial existen niveles de energía , es decir, estable a la órbita, que puede ser ocupado por un electrón.

¿Cómo sucede esto?

Incluso el simple átomo de Hidrógeno tiene un ion negativo del estado, de un anión. Esto es debido a que el potencial de describir el átomo de hidrógeno neutro, todavía tiene muchos niveles en el que el electrón puede pasar, y existe una probabilidad de que un electrón adicional para ser atraídos a uno de estos niveles, aunque habría que resolver el problema de las "dos electrones de un protón" los niveles de energía. Incluso en el terreno el estado de los electrones en el orbital tiene un p la probabilidad de estado, lo que significa que la forma permite que las regiones del espacio donde la carga positiva está abierto a atraer a otras cargas negativas. Estas formas son las que permiten la molecular de la vinculación en H2.

En neutral átomos/moléculas orbitales tienen formas dadas por el complicado estados de spin necesario para el enlace en las moléculas y sólidos, y existe derrame de más de fuerzas que pueden ser atractivos para los electrones libres, es decir, que tienen niveles de energía que están abiertos a los electrones adicionales. La estabilidad, a continuación, se garantiza a menos extra de las interacciones que se producen, como se describe en las otras respuestas.

Uno tiende cuando se habla de grandes cantidades de materia, como en los conductores en la pregunta, a olvidar el subyacente de la mecánica cuántica estado, pero si a nivel molecular y atómico nivel no existen estable mecánica cuántica soluciones con niveles de energía , entonces no habría enlaces. Uno habla de la tensión superficial y funciones de trabajo , etc para describir las muchas corporal efecto subyacente de la mecánica cuántica estado. El básico de la estabilidad es debido a que los niveles de energía cada vez.

Answer 2

Creo que los electrones hacer escapar.

Por ejemplo, Electrostática de Iones Propulsor:

Los electrones son emitidos por separado, un cátodo se coloca cerca del haz de iones, llamado el neutralizador, hacia el haz de iones para asegurarse de que cantidades iguales de carga positiva y negativa son expulsados. La neutralización es necesario para evitar que la nave espacial de obtener una carga neta negativa.

Supongo que los electrones estarían dentro del conductor atraídos por todos los núcleos positivos, pero en algún punto de la red carga nuclear causaría a acelerar fuera del alcance de los núcleos y volar lejos.

Creo que el fenómeno específico que se llama la Emisión Termoiónica. No sé lo suficiente sobre ella para dar mucho más de una opinión, pero parece que en normal (<1000K) las temperaturas, el metal, los electrones no con la energía suficiente para hacer el escape. Que, teniendo en cuenta que los metales tienen una muy extraña la vinculación de la estructura en la que se comparten una gran cantidad de electrones en todo el metal, en lugar de un electrón atrapado sin orbital para entrar, no es irrazonable.

Answer 3

Los electrones no deja de superficies, ya sea debido a los potenciales eléctricos tirando de ellos como usted describe, o como resultado de una combinación de calor más potenciales eléctricos.

Los electrones se mantienen debido a que el nivel de Fermi es menor que el nivel de vacío. Además, la diferencia de potencial entre el nivel de Fermi y el nivel de vacío es "sentido" por los electrones en un corto intervalo, de modo que cualquier campo eléctrico a sacar de los electrones debe ser muy fuerte porque $E = \Delta V / d$ donde $\Delta V$ es el potencial y $d$ es el corto alcance de, probablemente, sobre el $1 nm$ o orden de magnitud similar.

Una manera de hacer que los electrones abandonan la superficie en los experimentos donde emisión de campo se utiliza es el uso de sharp consejos para sacar el $E$ campo más fuerte en la superficie.

Para regresar a la pregunta que necesita una gran cantidad de carga negativa para generar una $E$ campo lo suficientemente fuerte como para superar el nivel de Fermi a nivel de vacío barrera de potencial.

Creo que el modelo que usted necesita para hacer una mecánica cuántica cálculo de la superficie y dado el tamaño y complejidad de la gente a menudo se utiliza la DFT (Teoría Funcional de la Densidad).

Otra cosa a pensar es que esto es un poco como STM experimentos en los que los electrones pasan entre una punta y la superficie por un túnel

Answer 4

No se puede lograr un sistema estable de armar un diferente número de cargas positivas y negativas en un clásico de contexto. Siempre habrá algo de fuerza de desequilibrio y algunos de ellos serán expulsados del sistema.

Usted necesita ir cuántica. A continuación, las partículas se ven obligados en los niveles de energía que los mantiene confinados, así que usted puede de una gran variedad de (molecular) de los iones. En macroscópica conductor todavía tiene bandas que permiten recoger más electrones, dando una carga neta negativa sin tenerlos todos a volar de inmediato.

Answer 5

Creo que la electrostática dipolo es un instructivo analogía: Su carga neta es cero, así. Pero debido a que la carga positiva y negativa no están en la misma posición, todavía hay un potencial resultante e, incluso, una fuerza de atracción sobre otros dipolos.

Así que la respuesta sugerida sería que para una perfecta proyección de la fuerza de atracción de los núcleos positivos, los electrones tendrían que estar en la misma posición que la de los núcleos. Debido a que no son, de una red de la fuerza de atracción adicional de electrones es el resultado.

(Esta respuesta ha sido eliminado por un moderador, porque "no parecen responder a la pregunta". De todos modos, creo que se refiere a la pregunta original, es decir, ¿cómo puede un eléctricamente neutro ensemble ser atractivo para una partícula cargada. Por lo tanto, acabo de publicar de nuevo para tener al menos la oportunidad de obtener algunos comentarios sobre ella - gracias).