¿Por qué los electrones no pueden salir de la superficie de un conductor?

Bueno, ¿qué sucede si intentas eliminar una enorme cantidad de electrones del cable? Dejarás atrás los iones de metal positivos, por lo que el cable se cargará de manera positiva. Esto atrae fuertemente los electrones que intentas eliminar.

Lo mismo sucede con un solo electrón. Será atraído al cable por la carga positiva dejada atrás. Y esta atracción es mucho más fuerte cuando el electrón está cerca de la superficie del alambre.

Detalles: saque un electrón un poco fuera de la superficie metálica. Ahora, este electrón no cancelado individual puede repeler los electrones móviles en el cable, dejando expuestas las cargas positivas. Las cargas positivas atraen al electrón eliminado. Pero si alejamos el electrón, el parche de cargas positivas se vuelve más ancho y, en general, más débil. La atracción es fuerte cuando se retira el electrón por primera vez, y menos cuando se tira más lejos de la superficie del metal. Hay una regla general de la física para cubrir esto: la carga positiva en el metal se comporta como un solo electrón negativo, y actúa como una imagen de espejo del electrón que se está eliminando. (Busque "carga de imagen")

Y lo que el libro probablemente discute más adelante es ... filamentos calientes. Si el cable está muy caliente, algunos de los electrones móviles se están moviendo lo suficientemente rápido como para que puedan volar a gran distancia del cable antes de ser retirados. El filamento caliente en una bombilla o tubo de vacío está rodeado por una nube de electrones.

Creo que el autor simplemente no ha usado la palabra "nunca" de manera muy flexible. Debido a que un electrón que se escapa dejaría una carga neta positiva en el metal, requiere una entrada de energía para separar el electrón del material. Esto crea una "barrera de energía" (llamada función de trabajo ) del material) que debe superarse antes de que los electrones puedan escapar. Por lo tanto, los electrones no espontáneamente dejan una superficie metálica, algo debe proporcionar energía para que lo hagan. De hecho, hay varias formas en que podemos superar la barrera de energía e inducir a los electrones a abandonar la superficie de un metal.

En un filamento caliente, el metal simplemente se calienta a una temperatura donde una fracción de los electrones tienen suficiente energía para escapar del metal. Esto se denomina emisión termoiónica , y es el principio de funcionamiento de muchos tubos de vacío.

En el efecto fotoeléctrico , una onda electromagnética aplicada transfiere energía a los electrones, lo que les permite escapar del metal. . Este efecto se usa en dispositivos como tubos multiplicadores de foto .

Finalmente, simplemente aplicando un campo eléctrico suficiente, como en una chispa , puede permitir que los electrones se escapen. Como se mencionó en algunos comentarios, una forma puntiaguda de un electrodo provocará que el campo eléctrico se concentre en el punto y, a menudo, se utiliza para crear un espacio de chispa con un voltaje de ruptura más bajo.