Buscamos en internet y así tenerte la solución para tu dilema, en caso de alguna pregunta deja tu pregunta y te contestaremos porque estamos para servirte.
Solución:
Sí, Sam, definitivamente hay un campo eléctrico remodelando el cable. Curiosamente, no se habla de él en casi ningún texto de física, pero hay acumulaciones de carga superficial a lo largo del cable que mantienen el campo eléctrico en la dirección del cable. (Nota: es una distribución de carga superficial, ya que cualquier carga adicional en un conductor residirá en la superficie). Es el cambio o gradiente de la distribución de carga superficial en el cable lo que crea y determina la dirección de la campo eléctrico dentro de un cable o resistencia.
Por ejemplo, la densidad de carga de la superficie en el cable cerca del terminal negativo de la batería será más negativa que la densidad de carga de la superficie en el cable cerca del terminal positivo. La densidad de carga de la superficie, a medida que recorre el circuito, cambiará solo ligeramente a lo largo de un buen cable conductor (por lo tanto, el gradiente es pequeño y solo hay un pequeño campo eléctrico). Las esquinas o curvas en el cable también causarán acumulaciones de carga en la superficie que harán que los electrones fluyan en la dirección del cable en lugar de fluir hacia un callejón sin salida. Las resistencias insertadas en el circuito tendrán una densidad de carga superficial más negativa en un lado de la resistencia en comparación con el otro lado de la resistencia. Este gradiente más grande en la distribución de carga de la superficie cerca de la resistencia provoca un campo eléctrico relativamente mayor en la resistencia (en comparación con el cable). La dirección de los gradientes para todas las densidades de carga superficial mencionadas anteriormente determina la dirección de los campos eléctricos.
Esta pregunta es muy fundamental y, a menudo, la gente la malinterpreta o la ignora. Todos estamos adoctrinados para asumir que una batería crea un campo eléctrico en el cable. Sin embargo, cuando alguien pregunta “¿cómo llega el campo al cable y cómo sabe el campo qué camino tomar?” rara vez se les da una respuesta directa.
Una pregunta de seguimiento podría ser: “Si las acumulaciones de carga superficial distintas de cero son responsables del tamaño y la dirección del campo eléctrico en un cable, ¿por qué un circuito normal con una resistencia no ejerce una fuerza eléctrica sobre una bola de médula cercana de todos los carga acumulada en el circuito? ” La respuesta es que ejerce una fuerza, pero la carga y la fuerza de la superficie son tan pequeñas para los voltajes y condiciones de funcionamiento normales que no se nota. Si conecta una fuente de 100.000 V a una resistencia, podrá medir la acumulación de carga superficial y la fuerza que podría ejercer.
Aquí hay una forma más de pensar en todo esto (disculpe la extensión de esta publicación, pero hay tanta confusión sobre esta pregunta que merece los detalles apropiados). Todos sabemos que hay un campo eléctrico en un cable conectado a una batería. Pero el cable podría ser tan largo como se desee y tan lejos de los terminales de la batería como se desee. La carga en los terminales de la batería no puede ser directa y exclusivamente responsable del tamaño y la dirección del campo eléctrico en la parte del cable a millas de distancia, ya que el campo se habría extinguido y se habría vuelto demasiado pequeño allí. (Sí, un plano de carga infinito, u otras configuraciones exóticas adecuadas, pueden crear un campo que no disminuye con la distancia, pero no estamos hablando de nada de eso). Si la carga cerca de los terminales no determina directa y únicamente la tamaño y dirección del campo eléctrico en la parte del cable a millas de distancia, alguna otra carga debe estar creando el campo allí (Sí, puede crear un campo eléctrico con un campo magnético cambiante en lugar de una carga, pero podemos asumir que tenemos una corriente constante y un campo magnético no variable). El mecanismo físico que crea el campo eléctrico en la parte del cable a millas de distancia es un pequeño gradiente de distribución de carga superficial distinta de cero en el cable. Y la dirección del gradiente de esa distribución de carga es lo que determina la dirección del campo eléctrico allí.
Para una descripción rara y absolutamente hermosa de cómo y por qué la carga superficial crea y da forma al campo eléctrico en un cable, consulte el libro de texto: “Materia e interacciones: Volumen 2 Interacciones eléctricas y magnéticas” de Chabay y Sherwood, Capítulo 18 “Una vista microscópica de circuitos eléctricos “pág. 631-640.
Cuando los 2 electrodos tienen un potencial diferente, se establecerá un campo eléctrico. Las cargas eléctricas se acumularán en los dos polos. Cargas positivas en el cátodo y cargas negativas en el ánodo. Si los dos electrodos no están conectados por un conductor externo, no podrán salir de la superficie de los electrodos y simplemente se acumulan allí produciendo un voltaje de circuito abierto. Tan pronto como los dos electrodos estén conectados por un conductor, las cargas fluirán por las fuerzas del campo eléctrico en la dirección apropiada. Si el cable de conexión no tiene resistencia o tiene una resistencia casi nula, entonces habrá un cortocircuito y una gran corriente fluirá solo limitada por la resistencia interna de la batería. Si los electrodos están conectados por un conductor a través de una resistencia, la corriente se limitará de acuerdo con la ley de Ohm.
$ I = frac V R + r $ dónde $ I $ es la corriente, $ V $ es el voltaje entre los electrodos, $ R $ es la resistencia externa y $ r $ es la resistencia interna de la batería.
(Nota: El campo eléctrico no es neutralizado por la reacción química, sino que es mantenido por la reacción. No se produce ninguna remodelación del campo. Las cargas se mueven a través del conductor ya que es el camino de menor resistencia. Es similar al flujo de agua a través de una tubería desde un tanque. El agua fluye porque existe una diferencia de presión. El flujo de agua no depende de la orientación de la tubería. Solo depende de la diferencia de presión en los dos extremos. El campo gravitacional no se reforma. a través de la tubería. De manera similar, no se produce ninguna remodelación del campo eléctrico. Solo importa la diferencia de voltaje entre los dos terminales).
Comentarios adicionales para aquellos que piensan que el campo eléctrico puede remodelar un conductor a lo largo del conductor.:
Estas son simplemente redes conectadas en estrella y delta. Ahora bien, si el campo eléctrico pudiera cambiar de forma, las líneas de fuerzas se cruzarán en tres puntos para el delta y un punto para las redes de estrellas. Pero todos sabemos que las líneas de fuerzas no pueden cruzarse. Por tanto, no se produce ninguna remodelación de las líneas de campo.
Tienes la posibilidad compartir este post si lograste el éxito.