¿Por qué los electrones no caen al suelo, fuera del cable cargado?

Question

Por favor, no se preocupe si mi pregunta es tonta, pero siempre me he preguntado...

Imaginemos que tenemos un cable metailc cargado negativamente. Supongamos que cuelga de una cuerda fina. ¿Qué fuerza hace que los electrones caigan al suelo y descarguen el alambre?

Los electrones tienen masa. Y de acuerdo con las leyes de la física, todo con la masa caerá sobre la tierra con aceleración constante g (si omitimos la fricción).

Además, los electrones desea para alejarse unos de otros. Como sabemos, las partículas con el mismo cambio se repelen. Entonces, ¿por qué no se caen de la superficie del alambre?

Así que hay dos fuerzas, el deshielo quiere extra elecrons fuera del cable, pero no sucede. No me entra en la cabeza.

Answer 1

¿Qué fuerza mantiene a los electrones a cable?

La fuerza electromagnética.

Los electrones quieren alejarse unos de otros, pero quieren estar cerca de los núcleos cargados positivamente con los que forman los átomos. Incluso en un metal, donde los electrones están débilmente ligados a los núcleos iónicos cargados positivamente, esas cargas positivas están todavía allí y siguen actuando sobre los electrones cargados negativamente.

Si quitas un electrón de un hilo neutro, necesariamente seguirás teniendo una unidad de carga positiva extra en un núcleo iónico que quiere recuperar ese electrón. Es decir, hay una fuerza electromagnética que mantiene el electrón en el alambre, que es mucho mayor que la fuerza gravitatoria tirando del electrón hacia la tierra.

Answer 2

La fuerza gravitatoria es una fuerza muy débil que no puede competir con las fuerzas electromagnéticas que crean toda la materia observada.

Además de la neutralidad de toda la materia, que hay cargas positivas en los núcleos con electrones a su alrededor, el marco es mecánico cuántico. Siempre hay fuerzas positivas que atraen y mantienen a los electrones en la materia . La mecánica cuántica en contraste con la mecánica clásica tiene ubicaciones estables para todas las partículas atrapadas en un potencial.

Así pues, lo que podríamos llamar "electrones libres" no lo son en el sentido en que las gotas de agua sobre un alambre son libres de ser atraídas por la gravedad y caer. Existen en bandas a niveles especiales y no pueden salir de ellas a menos que se les suministre la energía correspondiente al estado ligado. Por ejemplo, los electrones abandonan una fuente de rayos catódicos porque se les suministra energía calentando el elemento.