Электрический заряд на поверхности проводника!

Question

Если поместить проводник в электрическое поле или зарядить его, то заряд распределится по поверхности проводника. Ну, когда помещаем в поле понятно, свободные электроны, которые имеются в проводнике придут в движение за счёт сил поля и на концах проводника будут накапливаться разноимённые заряды до тех пор пока поле внутри проводника не уравняет внешне.
А каким образом (то есть за счёт чего) заряд оказывается на поверхности проводника, когда мы собщаем ему это заряд. Ну скажем добавили на проводник 100 электронов и каждый из них назвали 1, 2, 3, 4, 5. 100. Как я понимаю, что когда избыточный заряд расположится на поверхности, то не обязательно именно эти электроны, которые мы добавили окажутся на поверхности. Электроны они и есть электроны и разницы нет какие будут составлять избыточный заряд на поверхности, те, что мы добавили или часть из тех (свободных) , что имелись в проводнике?
Хочется понять сам процесс появления заряда на поверхности, за счёт чего, или поле в момент, когда мы добавили в проводник 100 электронов возникает внутри проводника на короткий промежуток времени?

Answer 1

естественно не именно эти.
просто как только появиться лишний заряд - появится и поле, оно заставит электроны двигаться так, что потенциал везде выровняется. А это возможно только при электронах на поверхности.

собственно говоря, поле всегда есть. Закон суперпозиции говорит, что поле в каждой точке есть просто сумма полей от каждого заряда. Другое дело, что подвижность электронов заставляет их тут же двигаться. Причем это происходит практически мгновенно - и тут есть неслабый вопрос:

А как получается, что ток по проводнику стартует мгновенно (ну, со скоростью света) по всей длине? Избыток же электронов не может так быстро передаваться? Тем боле, что средня скорость электронов не так и велика, если рассматривать его как газ, ну максимум порядка 1000км/сек. Но с такой скоростью разговор по телефону с Иркутском давал бы пазы по 10 секунд!

 я задал его примерно десятку умных людей и получил где-то десяток странных ответов. Самый внятный был "нельзя рассматривать электроны как газ, надо рассматривать проводник как единую квантовую систему". Ну, это почти как "тебе все равно не понять" .

кстати, если смотреть как на квантовую систему - так вопрос "эти ли это электроны" вобще не имет смысла, они же неразличимы

Answer 2

Меня периодически спрашивают:
"А почему скорость распространения тока в проводнике на несколько порядков больше, чем скорость движения электронов в проводнике? "

И если это человек, далекий от физики, я объясняю так:

Есть труба. В нем вода. Состоит она, как известно, из отдельных молекул, движущихся с относительно небольшой скоростью. Кроме того, она практически несжимаема. На одном конце трубы - насос, на другом - кран. Когда кран открывают, то вне зависимости от длины трубы, вода начинает течь сразу. При том, что средня скорость молекул воды в трубе невелика. Почему? Потому, что давление распространяется в жидкости со скоростью, много большей скорости молекул воды.

Электронный газ же, несмотря на название, по свойствам больше похож на жидкость - по крайней мере, он также почти несжимаемый. И как причиной возникновения потока воды является открытие крана, так и причиной возникновения тока является замыкание цепи.

А насос или ЭДС - это всего лишь источник поля (поля давлений для жидкости и электромагнитного поля для проводника)