¿Por qué no el campo eléctrico en el interior de un alambre en un circuito caen con la distancia a la batería?

Question

Hemos estudiado los campos eléctrico debido a cargas puntuales. La magnitud de estos campos disminuye con el cuadrado de la distancia desde el punto de carga.

A mí me parece que podríamos tratar a la terminal positiva de una batería como un punto de carga. Así, llego a la conclusión de que la magnitud del campo eléctrico creado por el terminal positivo dentro de un cable en un circuito debe caer con el cuadrado de la distancia desde el extremo de la batería.

Sin embargo, esto no sucede. En su lugar, el campo eléctrico dentro de un cable en un circuito es constante. ¿Por qué es esto? Es que el terminal positivo no puede ser modelado como un punto de carga? O es tal vez alguna propiedad especial de el cable, o el hecho de que no hay carga en movimiento en el sistema?

Answer 1

Usted está absolutamente en lo correcto, el campo eléctrico no se caen con la distancia de la batería. Sin embargo, esto es cierto sólo durante el estado transitorio (el estado del campo cuando la batería se conecta por primera vez). De hecho, no sólo son las magnitudes incoherente, pero también lo es la dirección del campo. El campo no siempre apuntan en la dirección del cable. Todo el campo es incompatible en la dirección en magnitud y dirección. La siguiente imagen ilustra esto:

Ignorar las flechas verdes. Las flechas amarillas indican la dirección y la magnitud del campo en ese punto. Vea cómo no totalmente equivocado?

Vamos a ver lo que sucede a continuación. Nota la derecha del campo antes y después de la "codo derecho". El campo "iba" es de mayor magnitud que el campo de "salir" y el campo de salir está apuntando en la dirección equivocada! Debido a esto los electrones empezar a construir en el "codo derecho" (desde el más electrones van de la que sale). La acumulación de electrones crea un nuevo campo, lo que resulta en los campos antes y después de que el codo derecho de cambiar.

De hecho, esto ocurre en todas partes del campo no es constante en magnitud y dirección. Los electrones empezar a construir lo que genera un nuevo campo, que altera el campo original hasta que todo apunta en la dirección correcta y es de igual magnitud, la prevención de electrones se acumulan.

Así que durante el estado transitorio, los electrones se acumulan en ciertos lugares del alambre de la generación de nuevos campos, hasta que el campo es constante en magnitud y dirección. Puedes terminar con algo como esto:



Todas las imágenes fueron tomadas a partir de la Materia y las Interacciones. Gran pregunta, desafortunadamente la mayoría de los libros de física elija completamente saltar este, bastante fundamentales, concepto. Espero que ayude!

Answer 2

El terminal de la batería aparece "pequeño" cuando usted sostiene en su mano. Pero desde la perspectiva dentro del alambre, cerca de la terminal, el terminal de la batería aparece grandes. El campo eléctrico cerca de un objeto grande como este es más o menos constante (pitcure el campo constante entre las placas del condensador).

Más lejos de la terminal, en el interior del alambre, los cargos que en su mayoría contribuir a que el campo eléctrico local en los alrededores (es decir, que no sean las de la batería que aparece ahora de lejos). Ya están cerca, no aparecen como un lejano punto de carga.