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Tensión electrostática

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  • Otras carreras Tensión electrostática

    Saludos. Espero estar publicando esta consulta en el foro apropiado; en caso contrario agradezco su indulgencia.

    Por tensión electrostática me estoy refiriendo a la fuerza por unidad de área que experimenta una carga en la superficie de un conductor debida a la repulsión mutua entre las cargas.

    Prácticamente cualquier libro de Física de nivel universitario explica en forma mas o menos superficial como cualquier carga en exceso en un conductor migra hacia la superficie y se reacomoda en ella hasta que los campos eléctricos internos se anulen y se alcance el equilibrio electrostático. Alcanzado este punto se concluye, de la misma condición de equilibrio, que el campo eléctrico es normal a la superficie del conductor. El efecto de este campo eléctrico es producir una fuerza normal a la superficie que intenta arrancar las cargas del conductor.

    Lo que todos estos libros omiten es el por qué de que esto no ocurra. Consideremos un cuerpo conductor en el vacío, cargado con un exceso de electrones. ¿Qué impide que estos electrones en exceso abandonen el cuerpo? ¿Qué fuerzas se pueden invocar como las responsables de equilibrar la tensión electrostática?

    Sabemos que es necesario el suministro de cierta cantidad de energía para que un electrón abandone una sustancia. Hablamos de termoelectrones y de fotoelectrones. La necesidad de suministrar energía es relativamente fácil de entender si el conductor está descargado, pero es mas difícil hacerlo cuando se considera que hay una fuerza de repulsión que trata de expulsar la carga en exceso del conductor.

    Bueno, creo que ya me extendí suficiente. Apreciaría una respuesta en algún nivel por encima de "entenderas eso cuando crezcas" y por debajo de "entenderás eso cuando curses electrodinámica cuántica" Una referencia de donde leer algo al respecto sería una buena alternativa. Mis escazos dos libros de mecánica cuántica no incluyen ninguna referencia de esta cuestion.

    Mis agradecimiento por anticipado,

    AA
    Don't wrestle with a pig in the mud. You'll both get dirty, but the pig will enjoy it. - Parafraseando a George Bernard Shaw

  • #2
    Re: Tensión electrostática

    Siento decepcionarte, pero todo esto no te lo van a explicar en electrodinámica cuántica. Quizá en física del estado sólido, aunque de hecho no creo que sea necesario ni recurrir a la cuántica para explicarlo.

    En realidad, un exceso de carga libre sí puede salir del conductor. Eso es más o menos lo que pasa en los relámpagos. En laboratorio, se puede hacer fácilmente con un generador de Van Der Graaff. Aunque sí que es cierto que se debe acumular bastante carga extra, así que supongo que lo que quieres saber es la fuerza que tiende a retener un poco.

    Pues la misma de siempre: la atracción de Coulomb del núcleo atómico a los electrones de su alrededor. Solemos decir que cuando un átomo tiene el número correcto de electrones es neutro, pero lo cierto es que los electrones no apantallan perfectamente. Para apantallar, tendrían que ser una corteza esférica perfecta, pero no lo son. Son puntitos que se mueven por ahí y ya está. Así que queda cierto campo dipolar residual. Es obvio que los electrones excedentes estarán muy débilmente enlazados, pero es lo suficiente para mantener la carga extra en la superficie si no hay demasiada repulsión.
    La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
    @lwdFisica

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