Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom kunnen meer lading op een metaal worden opgeslagen als het zeer gepolijst is dan wanneer het oppervlak ruw is?

De verklaring dat meer lading kan worden opgeslagen op een sterk gepolijst metaaloppervlak in vergelijking met een ruw oppervlak is niet helemaal nauwkeurig . In feite is het tegenovergestelde over het algemeen waar: Een ruw oppervlak kan meer lading opslaan dan een gladde . Dit is waarom:

* laadverdeling: Lading heeft de neiging zich gelijkmatig over een oppervlak te verspreiden. Wanneer een oppervlak ruw is, heeft het meer oppervlakte. Dit betekent dat dezelfde hoeveelheid lading kan worden verspreid over een groter gebied, wat resulteert in een lagere ladingsdichtheid.

* Concentratie van elektrische veld: Een glad, sterk gepolijst oppervlak leidt tot een hogere concentratie van het elektrische veld op scherpe punten en randen. Deze concentratie kan ervoor zorgen dat lading gemakkelijker weggaat, waardoor de algehele opslagcapaciteit wordt verminderd.

* scherpe punten en randen: De scherpe punten en randen die aanwezig zijn op een ruw oppervlak werken als 'lading attractoren'. Het elektrische veld is sterker op deze punten, wat leidt tot hogere ladingsdichtheid en grotere opslagcapaciteit.

Voorbeeld:

Denk aan een metalen bol. Een perfect gladde bol heeft een uniforme ladingsverdeling. Maar als u kleine hobbels of onregelmatigheden introduceert, hebt u een groter oppervlak om dezelfde hoeveelheid lading te verdelen, waardoor de ladingsdichtheid effectief wordt verminderd.

Er zijn echter enkele voorbehouden:

* Zeer gladde oppervlakken: Extreem gladde oppervlakken, zoals die bereikt door geavanceerde polijsttechnieken, kunnen een fenomeen vertonen dat "veldemissie" wordt genoemd. Dit kan leiden tot laadlekkage, zelfs als het oppervlak geometrisch glad is.

* elektrostatische ontlading: Het is ook vermeldenswaard dat de capaciteit "ladingopslag" vaak gerelateerd is aan het vermogen van een materiaal om elektrostatische ontlading (ESD) te weerstaan. In deze context kunnen gladde oppervlakken iets beter zijn in het voorkomen van ESD vanwege de lagere elektrische veldconcentratie, maar dit verschil is over het algemeen te verwaarlozen.

Conclusie: Hoewel een glad oppervlak mogelijk meer "ladingopslag" lijkt te hebben vanwege de uniforme verdeling, heeft een ruw oppervlak over het algemeen een hogere opslagcapaciteit vanwege het grotere oppervlak en het "lading aantrekkende" effect van zijn scherpe punten en randen.