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La distribución de los electrones en un condensador, circuito de carga?

Considere el circuito que se muestra abajo: enter image description here

Digamos que el punto rojo se representan las cargas negativas (electrones) y los puntos azules cargas positivas/agujeros. Podemos decir que la distribución de los electrones (los puntos rojos) en el lado izquierdo del diagrama es incluso. Si es así ¿por qué se considera sólo a la carga en el capacitor y no la carga en el alambre?

Más que considerar la situación en la que un condensador está conectado directamente a tierra como en el circuito de abajo:enter image description here Cuando digo conectado a tierra, quiero decir, literalmente, conectado a la tierra de modo que los electrones pueden fluir desde y hacia el condensador (y batería) de la tierra. ¿Qué sería de la distribución de carga para este circuito?

Puedo ver que el lado izquierdo de la placa será cargado positivamente, pero estoy totalmente confundido sobre la mano derecha de la placa. Así que por favor, ¿puede usted explicar cómo la carga se distribuye en el circuito en general y en este ejemplo concreto?

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Kip Diskin Puntos 11

La Tierra es moderadamente conductora, por lo que su segundo esquema es idéntica a la primera. La única diferencia es que la Tierra tiene una mayor resistencia de un alambre, pero si sólo estamos preguntando sobre el estado de este circuito en equilibrio, que es insignificante.

Un perspicaz pregunta es esta: ¿qué sucede si queremos construir su circuito, pero sin condensador? Lo que si hay sólo dos cables conectados a una batería?

Debe haber una diferencia de tensión entre ellos (si la batería está funcionando), y esto implica una redistribución de la carga. Y de hecho, los hay. Los dos cables son realmente un condensador. Uno con largas placas que se encuentran muy separadas.

La capacitancia por dos placas paralelas está dada por:

$$ C = \frac{k \epsilon_0 A}{d} $$

donde:

  • \$k\$ es la permitividad relativa del material dieléctrico entre las placas. En nuestro caso es el aire, con \$k\approx 1\$.
  • \$\epsilon_0\$ es la permitividad del espacio libre
  • \$A\$ es el área de las placas
  • \$d\$ es la distancia entre las placas

Dos cables pueden no ser exactamente una geometría de placas paralelas, pero esta es la ecuación es una buena simplificación. Los cables no tienen una gran cantidad de área, por lo que \$A\$ es pequeña. Y están muy lejos, en comparación con un discreto condensador, por lo que \$d\$ es muy grande. En consecuencia, \$C\$, la capacitancia, será muy pequeña.

Si los cargos en las mitades de un condensador son \$+q\$\$-q\$, entonces la capacitancia puede ser definido como:

$$ V = {q \over C} $$

Por esta ecuación, si \$C\$ es muy pequeño, entonces no tarda mucho cargo para crear una gran tensión.

Hay un ejemplo de esto que todo el mundo ha experimentado: estática de descargas en un día seco. Su cuerpo tiene una baja capacitancia a sus alrededores, que incluso metafórica puñado de electrones que se mueven por arrastrando los pies alrededor de la alfombra, se puede construir un voltaje lo suficientemente alto para hacer una miniatura rayo.

Así que usted puede ver, la distribución de la carga de los cables no es exactamente igual, pero debido a la capacitancia de los cables es de órdenes de magnitud menor que la del condensador, el desequilibrio de la carga en los cables es insignificante en la práctica. Más bien, el dibujo debe parecerse a este:

charge separation

Observe que la mayoría de los cargos de los que se han acumulado cerca de las superficies del condensador. Esto tiene sentido: los electrones se desea se recombinan con los huecos, y lo más parecido a un electrón puede llegar a un agujero en las placas del condensador. Hay algo de carga en los cables demasiado, pero debido a su muy pequeño capacitancia hay muy poco de ella.

La adición de la Tierra no cambia mucho de otros que de la geometría:

enter image description here

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Brian J Hoskins Puntos 168

Phil Heladas respuesta ya es muy completa por lo que todo lo que voy a dar a usted, además de que es un libro recomendación:

"Electromagnetismo Explicado", por Ron Schmitt, explica estos conceptos muy bien en los capítulos 2 (fundamentos de los campos eléctricos), 3 (fundamentos de campos magnéticos) y 4 (electrodinámica). El libro es muy útil para una comprensión del electromagnetismo como un todo. Él enseña el tema desde un punto de vista intuitivo, lo que ayuda a la comprensión de los conceptos tremendamente.

http://books.google.co.uk/books/about/Electromagnetics_Explained.html?id=MLzPNpJQz9UC&redir_esc=y

-1voto

1) consideramos que los cargos en el cable. Es justo que la capacitancia de los cables más de tiempo insignificante en comparación con un físico real del condensador.

2) no entiendo la segunda parte. Por qué la tierra y no un director de orquesta?

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