¿Cuáles son los campos que producen alrededor de un conductor que lleva corriente?

Question

Si usted se considera un conductor que transporta corriente, cada instante un electrón entra en el conductor, otro electrón va a salir del conductor. Por lo tanto, el conductor que transporta corriente no se cobrará i.e, no tendría ningún neta de carga positiva o negativa). Recuerde dipolo tiene carga neta cero, pero tiene un campo eléctrico a su alrededor. Por lo tanto, si la carga neta es cero, no significa que no hay campo eléctrico.

Es importante notar que, si se supone que solo los electrones que se mueven, y los núcleos (núcleos positivos) para ser estático, el campo magnético puede ser producido debido a los electrones.

La velocidad a la cual la energía o señales viajan a través de un conductor es realmente la velocidad de la onda electromagnética, no el movimiento de los electrones (esta es una instrucción modificada extraído de la wiki enciclopedia-la velocidad de la electricidad).

Qué significa que el campo eléctrico y el campo magnético que existe alrededor del conductor que transporta corriente?
O
Qué significa que sólo el campo magnético que existe en torno a la conducción de corriente del conductor?

NOTA
La discusión hasta ahora (2/11/2013), he encontrado diferencia en las respuestas con respecto a la AC y DC. Así que, desde aquí, en los barrios, quiero que la cuestión que se debatirá sobre la CA y de DC. Cada uno se propuso actualizar sus respuestas con respecto a los dos casos (AC y DC).

ENLACES

• Relativista electromagnetismo-Wiki proporciona una idea acerca de los campos alrededor de un conductor que transporta corriente, con respecto a los diferentes marcos de referencia.
• Fui a través de muy similar pregunta Hace un cable de carga actual de producir el campo eléctrico en el exterior? . He encontrado que la primera pregunta que estaba asumiendo el campo eléctrico existente en torno al conductor que transporta corriente, y la segunda respuesta fue asumiendo campo eléctrico a ser no existente alrededor del conductor que transporta corriente.
• Me fui a través del enlace: propagationtime.pdf, expresa la presencia de campo eléctrico y magnético alrededor de un conductor que transporta corriente.
• Eché un vistazo a esta pregunta, la Confusión entre el campo Eléctrico y el campo Magnético de una partícula cargada., hace un claro intento de decir que, no hay campo eléctrico alrededor de un conductor que transporta corriente.

Answer 1

Parece ser poco conocido, pero una corriente estática dentro de un alambre de conductividad finita hace producir un campo eléctrico estático fuera. Ver "aplicación 9,2" en el nuevo texto por Zangwill (que es fantástico y reemplazará a Jackson), o http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Found-Phys-V29-p729-753 (1999) .pdf

Answer 2

Para el campo magnético, la corriente de una fuente del campo magnético, pero este problema es más vinculada a la fuente de la corriente en el alambre. Para un conductor con conductividad finita, un campo eléctrico es necesario para conducir una corriente en el alambre.

Si suponemos que su cable es recto, esto requiere de campo es uniforme. Una manera de lograr este campo es mediante la adopción de dos cargas de las partículas cargadas y enviarlos a infinito, mientras el aumento de la magnitud de su cargo para mantener la correcta magnitud de campo eléctrico. En este límite, se obtiene un campo eléctrico uniforme a través de todo el espacio.

Ahora, ponga su conductor en el lugar a lo largo del eje entre las fuentes de voltaje--una corriente de flujo. En el caso DC, esto da lugar a que el campo magnético fuera del alambre. Como para el campo eléctrico de un conductor es un material con electrones que pueden moverse con facilidad en respuesta a campos eléctricos y su tendencia es a protegerse del campo eléctrico para obtener el balance de la fuerza. Debido a que los electrones no puede escapar del conductor, que sólo puede escudo el campo dentro del conductor y no fuera el conductor. Con este modelo, podemos ver que el campo eléctrico es totalmente creado por la fuente y la colocación de los conductores en el campo que realmente sólo establece una corriente. Tenga en cuenta que si se dobla el alambre o ponerlo en un ángulo respecto a la de campo, superficie cargos que se forma debido a que ahora tiene un campo de la componente normal a la superficie.

Para el límite de un conductor ideal, no hay campo eléctrico es necesario para empezar a conducir la corriente y por lo que no existe fuera de la alambrada.

Para el caso de CA, la solución para que los campos se hace tremendamente complicado, muy rápido, como ahora, el campo eléctrico de conducción de corrientes de partículas tiene una fuente de voltaje y una variable en el tiempo fuente magnética a través del potencial vector magnético. Lo esencial de la física es la misma, aunque, como la fuente de establecer los campos (en orden cero), y la adición del conductor realmente define la ruta de acceso para las partículas de la corriente de viajes. En el siguiente orden, el actual retroalimenta y genera campos electromagnéticos además de la fuente(s) y afectará a la corriente en otros lugares en el circuito.

Supongo que una respuesta corta a tu pregunta es que siempre hay campos fuera de la corriente-cable de carga y el campo eléctrico fuera desaparece sólo en el conductor ideal límite. Los conductores en general, no requieren muy fuertes campos a la unidad de las corrientes de todos modos por lo que el campo eléctrico exterior es generalmente insignificante, pero no olvides que por muy grandes potenciales en pequeños circuitos.

Answer 3

Sí, hay un campo eléctrico fuera de un cable de carga actual, en una dirección a lo largo del alambre del eje (es decir, paralela a la del cable). Esto es cierto tanto en el AC y DC caso. También hay, por supuesto, un campo magnético en la dirección azimutal.

Para un hilo resistivo orientado a lo largo del eje z, el campo eléctrico en el interior del alambre está dado por la Ley de Ohm $E_y=\eta j_y$ donde $\eta$ es la resistividad y $j_y$ es la densidad de corriente. Esta corriente tiende a fluir cerca de la superficie del alambre (este es el efecto de piel). En fin que no hay discontinuidad en el campo eléctrico paralelo al alambre, el campo eléctrico $E_y$ en el vacío, en el borde del alambre tiene que coincidir con el campo en el alambre dada por la Ley de Ohm. Más lejos que el del cable, no debe ser una radial campo eléctrico necesario para mantener el campo eléctrico total curl-libre.

El hecho de que este campo eléctrico es paralelo al alambre es la razón por la energía electromagnética que fluye radialmente en el alambre. Esto es algo contradictorio, pero puede observarse teniendo en cuenta la dirección del vector de Poynting $\bf E \times \bf B$.

Esto se menciona brevemente en su clases de Física II capítulo 27-5.

Answer 4

Esta no es una respuesta directa a su pregunta, pero creo que va al corazón de la cuestión.

Cuando se habla de la energía y de la electrodinámica en un sentido clásico, a menudo es posible interpretar la energía en dos formas diferentes. La primera forma es pensar en la energía potencial de una carga de configuración. Por ejemplo, si usted tiene un fijo de carga positiva, y traer una segunda carga positiva cerrar, entonces usted está empujando cuesta arriba en contra de la energía potencial. El campo eléctrico de la primera carga normalmente repeler el segundo. El trabajo necesario para traer el segundo cargo más entra en la energía potencial de la configuración.

La segunda manera de pensar acerca de la energía es un poco más sutil. Cuando usted trae los dos cargos, tienes un gran campo eléctrico entre ellos. En realidad se puede considerar que la energía almacenada en el campo eléctrico.

La gran ventaja de la comprensión de la energía almacenada en el campo eléctrico se produce cuando se hable acerca de la luz. La luz tiene una energía, pero también es el campo electromagnético. No hay ningún cargo configuraciones para almacenar la energía, por lo que la energía debe estar en el propio campo.

La energía eléctrica y las señales de que realmente transmiten a la velocidad de la luz en un conductor, como el artículo de la Wikipedia dice. Los electrones mismos viaje mucho más lento. Esto es más claro si se considera que la energía se almacena en el campo eléctrico (y el campo magnético), por lo que la señal debe viajar a la velocidad de la propagación del campo eléctrico (también conocido como la velocidad de la luz).

De una manera más directa respuesta a tu pregunta: Sí, hay tanto de los campos eléctricos y los campos magnéticos alrededor del conductor, mientras que no hay flujo de corriente a través de él. Esto está garantizado por las ecuaciones de Maxwell, y el hecho de que la corriente es proporcional a la intensidad de campo eléctrico en un conductor.

Answer 5

No hay ningún campo E fuera el conductor debido a electrones porque el conductor no está cargado, esto significa que existen igual número de protones de cada electrón en el conductor. Si el conductor fue acusado, entonces sería campo E fuera el conductor debido a esa acusación. De hecho, para que un conductor generar un campo E fuera de sí mismo, debe estáticamente cargado como una placa de condensador.