Вопросы об электрическом поле

[Icarus]

1) Напряженность внутри проводника равна нулю. Объясняется это тем, что свободные электроны будут перемещаться до тех пор, пока не скомпенсируют внешнее поле. Но разве я не могу создать такое электрическое поле (пусть даже и очень сильное), что электронов в проводнике не хватит для его компенсации? Вроде для 56 грамм железа можно взять заряд $10^5$ Кл.

2)В старых учебниках говорят, что принцип суперпозиции нарушается при очень сильных поля, а в новых учебниках, что принцип суперпозиции всегда верен, но когда поля очень сильные, то начинают образовываться позитрон-электронные пары, а это влияет на характер взаимодействия. Кому верить? Или это в каком-то смысле эквивалентные вещи?

[amon]

Icarus в сообщении #1460197 писал(а):

Но разве я не могу создать такое электрическое поле (пусть даже и очень сильное), что электронов в проводнике не хватит для его компенсации?

В проводнике - нет. Раньше наступит пробой, а в полупроводнике и разряженном газе - можно.

Icarus в сообщении #1460197 писал(а):

В старых учебниках говорят, что принцип суперпозиции нарушается при очень сильных полях

Правильно говорят, но описывается это уже квантовой электродинамикой.

[Icarus]

amon
Пробой в смысле пробой воздуха? А если я железку мою в вакуум помещу? Про суперпозицию -- понятно, спасибо.

[realeugene]

Icarus в сообщении #1460197 писал(а):

Напряженность внутри проводника равна нулю

Во-первых, это неверно. Вспомните, например, про закон Ома.

[Icarus]

realeugene
Я видимо забыл сказать, что у меня тут электростатика...

[amon]

Icarus в сообщении #1460205 писал(а):

Пробой в смысле пробой воздуха?

В смысле - всего, что под руку подвернется. Локальные поля, если нагнать такой заряд, окажутся порядка полей внутри атомов, и электроны разлетятся как испуганные воробьи во все стороны.

[realeugene]

Icarus в сообщении #1460215 писал(а):

Я видимо забыл сказать, что у меня тут электростатика...

Да, и ещё вы забыли сказать, что у вас проводник изготовлен из однородного материала, находится при постоянной температуре и нет гравитационного поля. В остальном вам уже ответили: при слишком большой внешней напряженности поля чаш проводник разлетится на мелкие кусочки. Кстати, можете попробовать оценить в качестве тренировки, при какой напряженности внешнего поля разрывающие стальную пластинку силы превысят предел прочности стали? Даже, если удастся удержать электроны на поверхности каким-то образом.

[Icarus]

amon
Спасибо!

realeugene
Попробую... Допустим у меня стальная сфера с зарядом $Q$ и $R=1$ м, тогда на ед. площади поверхности будет действовать сила $F=\dfrac{Q^2}{32\pi^2\varepsilon_{0}R^4}$. Предел прочности для стали возьму $\sigma=2430$ Па (Steel, AerMet 340). Получилось что-то около $Q=3$ Кл. Хм...

[realeugene]

Icarus в сообщении #1460635 писал(а):

Предел прочности для стали возьму $\sigma=2430$ Па (Steel, AerMet 340).

Скока?

[Icarus]

realeugene
Упс, МПа... Написать забыл, но считал с $10^6$.

-- 06.05.2020, 21:18 --

realeugene
А ход решения примерно такой же? Или пургу сосчитал?

[DimaM]

А еще можно прикинуть напряженность поля возле поверхности шара при таком заряде и соответствующую плотность тока автоэлектронной эмиссии.

[realeugene]

Icarus в сообщении #1460635 писал(а):

Получилось что-то около $Q=3$ Кл.

Вот вам и ответ. И это размазано по 12 квадратным метрам. На самом деле, для плоской пластины посчитать ещё проще: предельная поверхностная площадь заряда, разрывающая стальную пластину, равна $\rho=\sqrt{2 \sigma \varepsilon_0}$, то есть меньше кулона на квадратный метр.

[Icarus]

DimaM
Ну напряженность вроде бы легко $E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_{0}R^2}$, то есть весь клад за счет $\varepsilon_{0}$, а значит порядка $10^{12}$ В/м. А вот автоэлектронную эмиссию не знаю... Тут не через работу выхода как в фотоэффекте?

-- 06.05.2020, 21:29 --

realeugene
Спасибо! Да, занятно получилось, я-то думал, там хотя бы 1000 Кулон нужно будет...

[DimaM]

Icarus в сообщении #1460660 писал(а):

А вот автоэлектронную эмиссию не знаю... Тут не через работу выхода как в фотоэффекте?

Конкретно для такого случая есть формула Фаулера-Нордгейма.

[Icarus]

DimaM
Посмотрел, спасибо! Получается там exp очень близка к 1 и вклад за счет $E^2$, а тогда получаем нечто очень большое...