Что будет если у нас в полной пустоте есть металический шар и мы зарядим его каким то отрицательным зарядом q(то есть будем добавлять электроны). При каком значении заряда электроны вылетят из шара (или никогда не вылетят)?
Вылетят, когда потенциальная энергия электронов на поверхности превысит работу выхода.
Будет увеличиваться напряженность поля у поверхности шара. При напряженности поля порядка 10^6-10^7 В/м (зависит от металла шара и температуры) начнется автоэлектронная (холодная) эмиссия электронов.
Например, при радиусе шара 10 см его емкость будет C=10^-11 Ф, а напряженность поля E=kq/r²=kCU/r², где k=9*10^9 (как у точечного заряда в центре шара) . .
Отсюда U=Er²/(kC)=10^7*10^-2/(9*10^9*10^-11)=10^5/9*10^-2=10^6 В.
Значит, такой шар в вакууме начнет избавляться от лишних электронов при потенциале порядка одного миллиона вольт.
Наверное, ограничение сверху - ситуация, когда вся поверхность шара будет полностью состоять из отрицательных ионов.
⇢