Static Electricity 2000 Edition

FIGURE 4.1.9(a)
Charged insulator with field lines shown. 
(Pratt, 1997, p. 29.)
FIGURE 4.1.9(b)
Induced charge on conductor; the charge 
remains on the conductor as the conductor is removed from 
contact with the insulator. (Pratt, 1997, p. 29.)
FIGURE 4.1.9(c)
Discharge of free charge from a
conductor. (Pratt, 1997, p. 29.)
FIGURE 4.1.9(d)
Conductor, removed from an insulator, 
carrying a charge.
4.2 Accumulation and Dissipation of Charge.
4.2.1
A static electric charge will accumulate whenever the
rate at which charges separate exceeds the rate at which
charges recombine. Work must be done to separate charges,
and there is a tendency for the charges to return to a neutral
state. The potential difference, that is, the voltage, between
any two points is the work per unit charge that would have to
be done to move the charges from one point to the other. This
work depends on the physical geometry (i.e., shape, size,
nature of materials, and location of objects) of the particular
system and can be expressed by the following equation:
Interface with no
net charge
Charges fixed on
material
Movement
+ + + + + + + + +
– – – – – – – – –
+ + + + + + + + +
– – – – – – – – –
Double layer
of charge in
liquid
Droplet forms from
outer part of double
layer
Gas
Liquid
–
–
–
– –
–
–
–
+
+ +
+ +
+
+
+
+ + + + + +
+
– – – – – –
–
Insulator
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Conductor
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Insulator
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Conductor
Insulator
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Conductor
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–

---

FUNDAMENTALS OF STATIC ELECTRICITY
77
–7
2000 Edition
where:
C = capacitance (farads)
Q = charge that has been separated (coulombs)
V = potential difference (volts)
Typical examples of accumulation are illustrated in Figure
4.2.1.