¿Por qué la intensidad del campo eléctrico es cero dentro de una esfera conductora o aislante?

Cualquier objeto cargado positivo o negativo, conductor o aislante crea un campo eléctrico que impregna el espacio que lo rodea. Un conductor es un material que permite que los electrones se muevan libremente de un átomo a otro. Se enfatizó que cuando un conductor adquiere un exceso de carga, el exceso de carga se mueve y se distribuye alrededor del conductor de tal manera que reduce la cantidad total de fuerzas repulsivas dentro del conductor. El equilibrio electrostático es la condición establecida por los conductores de carga en los que el exceso de carga se ha distanciado de manera óptima para reducir la cantidad total de fuerzas repulsivas. Una vez que un conductor cargado alcanza el estado de equilibrio, no hay movimiento adicional de la carga sobre la superficie .

El campo eléctrico debajo de la superficie del conductor de carga permanece cero cuando alcanza el equilibrio electrostático. Si existiera un campo eléctrico debajo de la superficie de un conductor (y dentro de él), entonces el campo eléctrico ejercería una fuerza sobre todos los electrones que estaban presentes allí. Esta fuerza neta comenzaría a acelerar y mover estos electrones. Pero los objetos en equilibrio electrostático no tienen más movimiento de carga sobre la superficie. Entonces, si esto ocurriera, entonces la afirmación original de que el objeto estaba en equilibrio electrostático sería una afirmación falsa. Si los electrones dentro de un conductor han asumido un estado de equilibrio, entonces la fuerza neta sobre esos electrones es cero.

Esfera conductora: toda la superficie tendrá el mismo potencial; de lo contrario, los electrones se moverán dentro del conductor hasta que tenga el mismo potencial. Una línea de campo pasa de alto potencial a potencial más bajo. Una línea que ingresa al interior de la esfera no podría ir a un lugar de menor potencial, porque debe encontrarse con la superficie en algún punto que no tenga un potencial menor.

Esfera aislante: debe estar tanto hueca / solo cargada en la superficie Y cargada uniformemente. En este caso, pueden usarse los mismos argumentos que para la esfera conductora.

Tal vez olvides la palabra “hueco” antes de la esfera, porque en una esfera aislante sólida la carga no necesita moverse a la superficie, hay un campo distinto de cero en el interior porque en cualquier superficie cerrada en el interior todavía tienes carga (proporcional a ese volumen) , luego cambie el volumen proporcional a [matemática] r ^ {3} [/ matemática] y el campo proporcional a [matemática] \ frac {1} {r ^ {2}} [/ matemática], finalmente el campo es lineal para cargar cerrado y r dentro de la esfera. En un metal no hay forma de poner carga adentro, si es así, hace que un campo mueva la carga hacia afuera a la superficie (para mantener una diferencia de potencial cero).

Dentro de una esfera hueca, precisamente en el centro no tienes fuerza (simetría), así que no tienes campo. Usar el teorema de Gauss es más fácil, o usar el resultado de la esfera aislante pero sin carga, … campo cero en cualquier punto dentro de la esfera hueca

Debes preguntar al campo dentro de la esfera con una carga uniforme extendida en la superficie de la esfera.

Según la ley de Gauss, el flujo a través de una superficie dada es 1 / épsilon veces la carga total encerrada por la superficie.

Para el caso dado, no hay carga cerrada, por lo que el flujo es cero. Dado que el flujo se debe al campo, el campo también es cero.

Supongo que te refieres a una esfera de metal cuando preguntas sobre una esfera conductora. Te equivocas al no tener ningún cargo. Tiene mucha carga, cantidades iguales de positivas y negativas, por lo que la carga neta es cero.

Realización: los cargos se distribuyen de manera uniforme en la carcasa exterior, de modo que la carga interna se cancela: es cero.

Aislamiento: no soy consciente de que dentro de un aislador tendría el campo cero. Si hubiera más cargas en algún lugar de la superficie, no se moverían y el campo interior no se cancelaría.

More Interesting

¿Cómo se realiza el trabajo en o mediante un sistema (positivo o negativo) en termodinámica de la física?

En una estación espacial, si arrojas una pelota contra la pared en un espacio cerrado en el vacío, ¿cuánto tiempo rebotará en las paredes hasta que la fricción de los impactos lo detenga? ¿Cuántos minutos?

¿Te marearías si hicieras 500 volteretas en el espacio?

¿Cómo funcionan los cascos de hockey / fútbol americano? ¿Cuál es la física detrás de ellos?

¿Qué pasaría si el agua en el planeta alcanzara el nivel de las montañas y las nubes debido a una súper inundación masiva?

¿Cómo sabemos que un segundo de tiempo no es realmente más largo o más corto que el siguiente?

¿Cómo es verdad la ley de Galieo sobre el movimiento horizontal de proyectiles?

¿Cómo puede una luz azul eliminar electrones de entre las hojas doradas en un electroscopio si la luz solo actúa como una partícula si se observa?

Teóricamente, ¿es posible evaporarse hasta la muerte?

Un satélite proviene de una órbita más baja a una órbita más alta. ¿Cuál es el cambio en su energía potencial?

¿Cuál es el eje largo debajo de un automóvil que puede girar para impulsar el automóvil hacia adelante, pero el eje puede moverse hacia arriba y hacia abajo libremente y de lado a lado?

¿Por qué una pelota lanzada hacia arriba en un autobús que se mueve hacia adelante no cae detrás del punto desde el cual fue lanzada?

¿Cuál es la diferencia entre brillar una luz roja o una luz blanca en un objeto?

¿Podría un rayo láser microdelgado pasar completamente a través del cuerpo de una persona (a través de las heridas de entrada y salida en un punto, no en un movimiento lateral o de 'corte') e incluso penetrar órganos vitales sin matarlo?

¿Hay alguna manera de detectar corrientes eléctricas subterráneas profundas?