Una imagen que muestra la molécula de agua dentro de un cilindro con carga positiva en el interior y negativa en el exterior. ¿Hasta qué punto se ajustará el ángulo $\text{H-O-H}$ a la fuerza electrostática? Al escalar esto para que el cilindro no sea solo unos cientos de picómetros, sino unos micrómetros, 10^5 veces, ¿todavía hay un efecto?
Aquí hay una respuesta, para distancias lo suficientemente largas/campos pequeños la molécula de agua es neutral, mejor modelada como un dipolo pero realmente no influye en el ángulo. Para campos fuertes podría haber una influencia y vale la pena investigar. La respuesta es complicada ya que dependerá de la retroalimentación experimental, la mecánica cuántica, las fuerzas de contacto y, lo más importante, resolver el problema para diferentes geometrías.
Sin embargo, en tu imagen de arriba has elegido un caso muy simétrico. La simetría axial del problema permite calcular el campo eléctrico muy fácilmente. Mike S ya señaló la respuesta: Campo Eléctrico de un Cilindro Hueco. Me limitaré a proporcionarte el resultado principal que te concierne.
Digamos que el ángulo de la molécula de agua cuando el cilindro no está cargado es $\theta_0$. Cuando está cargado se convierte en $\theta_0+\Delta\theta(d)$, donde $d$ es la distancia. Cuando resuelvas el campo eléctrico en el cilindro, descubrirás que $\Delta\theta(1\;\mathrm{pm})=\Delta\theta(1\;\mu\mathrm{m})$ (igualdad estricta).
En conclusión, para la geometría dada, el ángulo no cambia con la distancia, el resto es cosa tuya ver por qué.
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