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[Buscon]

¿Alguien me podría explicar si es posible confinar electrones libres y mantenerlos asi estables y libres en algun tipo de recipiente?

Es que se me ocurrió lo siguiente: Si cargamos negativamente una esfera hueca, hacemos el vació en su interior e inyectamos electrones de alguna manera en su interior, ¿Cual sería el comportamiento de esos eletrones?

Gracias y saludos.

[carroza]

Re: Sopa de electrones

¿Alguien me podría explicar si es posible confinar electrones libres y mantenerlos asi estables y libres en algun tipo de recipiente?

Es que se me ocurrió lo siguiente: Si cargamos negativamente una esfera hueca, hacemos el vació en su interior e inyectamos electrones de alguna manera en su interior, ¿Cual sería el comportamiento de esos eletrones?

Gracias y saludos.

Se pueden confinar electrones con campos eléctricos y magnéticos adecuados en un anillo de almacenamiento.
Es lo que se hace, por ejemplo, en los sincrotrones.

En el interior de una esfera hueca cargada el campo eléctrico es nulo. Si metes electrones en el interior , entonces estos se repelen hasta que se depositan sobre la superficie de la esfera.

[Buscon]

Re: Sopa de electrones

Si metes electrones en el interior , entonces estos se repelen hasta que se depositan sobre la superficie de la esfera.

Y si sigues metiendo electrones ¿no llega un momento en que es mayor la repulsion de la superficie de la esfera que la repulsion entre ellos? ¿O el campo en el interior seguirá siendo nulo tenga la carga que tenga la superficie?

Gracias.

[carroza]

Re: Sopa de electrones

La repulsión de la superficie de la esfera es tal que siempre se compensa la repulsion de la pared cercana con la de la pared lejana. El campo eléctrico, en
el interior de una esfera hueca cargada homogeneamente, es siempre nulo.

Se ve por el teorema de Gauss.

[Sartie]

Re: Sopa de electrones

La repulsión de la superficie de la esfera es tal que siempre se compensa la repulsion de la pared cercana con la de la pared lejana. El campo eléctrico, en
el interior de una esfera hueca cargada homogeneamente, es siempre nulo.

Se ve por el teorema de Gauss.

Pero creo que en este caso no podemos aplicar gauss porque el sistema no está en equilibrio, primero habría que alcanzar un estado estable y despues puedes aplicar gauss, pero mientras tengas cargas en movimiento no creo que puedas aplicarlo.
Yo creo que lo que se pregunta aqui es como se alcanza el equilibrio.
A mi me surgen varias dudas, por ejemplo, si inyectas los electrones estos ya parten con una energía cinetica dada que podría ser suficiente para superar la repulsion y acabar estampándose contra las paredes de la esfera. Tampoco sabría como inyectar electrones con baja energía (menor que la funcion de trabajo de un metal que viene a ser unos 5eV).

[carroza]

Re: Sopa de electrones

Hola.

Yo entiendo que la pregunta de Buscon (nivel secundaria) es muy simple, y viene del concepto intuitivo de repulsión: Las cargas de la superficie deberian repeler a los electrones, y estos quedarse enmedio.

El hecho de que no se queden (en el equilibrio) y que vayan a las paredes se debe a que la repulsion coulombiana es de largo alcance , proporcional a 1/r^2, y se aplica el teorema de Gauss.

Con respecto a la forma de inyectar electrones, simplemente te vale con un filamento caliente. Cuanto mayor sea la temperatura del filamento, mayor será la energía de los electrones. No hay un limite inferior por la funcion trabajo.

[Buscon]

Re: Sopa de electrones

Yo entiendo que la pregunta de Buscon (nivel secundaria) es muy simple, y viene del concepto intuitivo de repulsión: Las cargas de la superficie deberian repeler a los electrones, y estos quedarse enmedio.

Pues aqui me surgen un par de dudas.

1.- ¿Como compaginar el hecho de que el campo en el interior es nulo por Gaus y los electrones se repelen por Coulomb?

Es decir, el campo será nulo cuando se alcance el equilibrio, pero si no dejas de inyectar electrones el campo no será nulo.

2.- Si esto es posible ¿que pasa cuando se supere la capacidad de la superficie de la esfera? ¿Saldrán los electrones al exterior de la esfera debido al campo que sigue aumentando en el interior?.

Respecto a como inyectar electrones pues se me ocurre que por el efecto fotoeléctrico de Einstein
$k=hf-Trabajo de extraccion$

Gracias.

[carroza]

Re: Sopa de electrones

Pues aqui me surgen un par de dudas.

1.- ¿Como compaginar el hecho de que el campo en el interior es nulo por Gaus y los electrones se repelen por Coulomb?

Es decir, el campo será nulo cuando se alcance el equilibrio, pero si no dejas de inyectar electrones el campo no será nulo.

2.- Si esto es posible ¿que pasa cuando se supere la capacidad de la superficie de la esfera? ¿Saldrán los electrones al exterior de la esfera debido al campo que sigue aumentando en el interior?.

Respecto a como inyectar electrones pues se me ocurre que por el efecto fotoeléctrico de Einstein
$k=hf-Trabajo de extraccion$

Gracias.

Hola. Mientras se inyecten electrones, el teorema de gauss te dice que el campo no es nulo. Cuando dejan de inyectarse, los electrones se van a la pared, la densidad de carga en el interior es nula y por tanto el campo es nulo.

Cuando se carga mucho la esfera, se produce una descarga eléctrica. Esab es la base de los rayos que se ven en las tormentas. Las nubes se van cargando, hasta que su potencial es demasiado alto y se descargan produciendo rayos.

Esto no ucurre si la esfera está en vacío.

[Buscon]

Re: Sopa de electrones

Esto no ucurre si la esfera está en vacío.

¿Que ocurre entonces? ¿Tendríamos la sopa de lectrones repeliéndose, moviéndose y chocando entre ellos? ¿Los electrones en la sopa alcanzarían el equilibrio y permanecerían estables en sus posiciones de equilibrio?

Y lo que es mas importante ¿Es posible el experimento?

[carroza]

Re: Sopa de electrones

Los electrones en un conductor están en un estado cuántico que corresponde a lo que se denomina "banda de conducción". Si llenas todos los estados de la banda de conducción de los electrones, entonces los electrones adicionales no pueden ligarse al conductor, y escapan hacia el exterior.

Si pueden hacerse estos experimentos.

[Buscon]

Re: Sopa de electrones

Gracias

y escapan hacia el exterior.

¿Incluso en el vacío?

Si es así tendríamos electrones moviéndose por el vacío. ¿Se podría decir que son una corriente eléctrica y se comportarían igual que una corriente que circula por un conductor cumpliendo las mismas leyes?

Se pueden acelerar partículas y hacerlas chocar, por lo que veo es lo que más se hace hoy en ciencia.

¿Y frenar partículas? ¿Es posible por ejemplo mantener un eléctron inmóvil o en equilibrio con respecto a un sistema, sin mas materia que la suya propia, en el vacío?