¿Por qué los electrones siguen la forma de los conductores?

No es una pregunta incómoda en absoluto. He tenido la misma duda y esos detalles son importantes.

La cuestión es que los electrones de ninguna manera cruzarán un aislante. Eso requiere una energía o voltaje inmensos (sucede en los rayos).

• Cuando un electrón alcanza un borde del conductor, se detiene.
• Entonces llega el siguiente electrón. Se repelen entre sí y se moverán a cualquier lugar donde haya espacio. (No pueden avanzar, porque el aislante impide el movimiento más de lo que empuja la repulsión. Y no pueden retroceder, de donde llegan más electrones. Así que se mueven lateralmente a lo largo del cable curvo.

Cada vez que llega a una esquina oa un borde, sucede esto. Esto guía a los electrones a lo largo del camino conductor sin importar la forma.

Si corta el cable, de modo que los electrones lleguen al final sin tener a dónde ir, no tienen más remedio que detenerse y luchar contra los electrones entrantes. Pronto, varios electrones se reúnen en este callejón sin salida y el campo eléctrico acumulado se vuelve lo suficientemente grande como para contrarrestar el voltaje que los hace moverse en primer lugar. Las fuerzas se equilibran y todo deja de moverse. Este es un circuito abierto.

La clave aquí es darse cuenta de que se necesita cierta cantidad de energía para eliminar un electrón de un sólido al vacío. Esta energía viene dada por la función trabajo . La función de trabajo es el resultado del hecho de que un metal contiene, además de electrones, también nucleones cargados positivamente que mantienen los electrones atrapados en el sólido.

Para dos objetos con cargas opuestas, como en su ejemplo, los objetos mismos comenzarían a moverse uno hacia el otro (si tuvieran libertad para moverse), pero los electrones estarían confinados a los objetos debido a la función de trabajo. Para una diferencia de potencial lo suficientemente grande, la función de trabajo se puede superar si los electrones pueden atravesar el aire; el umbral se llama tensión de ruptura. Así es como funciona el rayo.