¿2 conductores (1 conectado a tierra a través de una resistencia) alcanzan la equipotencialidad antes de que los electrones sobrantes se drenen a tierra?

Caso I: un conductor negativo hace contacto con un conductor neutro. El negativo dona algunos electrones al neutro, hasta que la diferencia de potencial sea 0. Entonces ambos son ligeramente negativos. Esto sucede rápidamente. (Suponiendo que sean buenos conductores).

ingrese la descripción de la imagen aquíCaso II: el conductor neutro está puesto a tierra (a través de una resistencia) a tierra. Cuando hacen contacto, todos los electrones sobrantes se drenan hacia la tierra.

¿Cómo afecta la resistencia al movimiento de los electrones? ¿Ambos conductores alcanzarán la equipotencialidad primero, antes de que los electrones sobrantes se drenen a tierra? (Porque hacen contacto entre sí sin una resistencia en el medio. La resistencia está entre ellos y la tierra).

Respuestas (1)

Para comprender lo que sucede durante una transición, deberá volver a lo básico.

El conductor negativo inicialmente tiene un excedente de electrones. A estos electrones no les gusta estar cerca unos de otros y, con el tiempo suficiente, adoptarán una configuración que minimice la energía potencial tanto como sea posible. En este caso, esa configuración es donde la carga se esparce sobre la superficie del conductor. Sería aún mejor si los electrones dejaran el conductor pero, desafortunadamente, los electrones pobres están ligados al conductor.

Cuando pones el conductor negativo en contacto con el conductor neutro, las cargas en la superficie cerca del punto de contacto son empujadas inmediatamente hacia el conductor neutro. A partir de ahora, los electrones no son conscientes del hecho de que el conductor neutro está conectado a tierra. Los electrones siguen moviéndose hacia el conductor neutro. A medida que los electrones cerca del punto de contacto se mueven hacia el conductor neutro, los electrones cerca del punto de contacto ven que la densidad electrónica está disminuyendo, por lo tanto, comienzan a moverse más cerca del punto de contacto y finalmente al conductor neutro. En un momento, cuando la densidad de electrones alcanza cierto punto, los electrones en el conductor que alguna vez fue neutral enfrentan fuerzas repulsivas y esto los empuja hacia el cable y comienzan a fluir hacia el suelo.

A medida que pasa el tiempo, toda la carga habría salido de ambos conductores, ya que la tierra puede considerarse un gran sumidero. Esto dejaría a ambos conductores neutros y con potencial cero.

¡Gracias! Sí, a medida que pasa el tiempo, todos los electrones sobrantes van a la tierra. Antes de que los electrones fluyan hacia ese gran sumidero, ¿el resistor limita la velocidad a la que los electrones se mueven del conductor negativo al conductor neutro? ¿O la interacción entre los conductores es solo el resultado de la densidad electrónica?
En otras palabras: cuando 2 buenos conductores hacen contacto, casi instantáneamente quedan igualmente cargados. Pero, ¿también sucede esto cuando el conductor neutro está conectado a tierra? Entonces, ¿primero se cargan por igual y luego los electrones sobrantes fluyen hacia la tierra?
Probablemente no lleguen a ser iguales. Necesito hacer un pensamiento riguroso y derivaciones para verificar eso.
Gracias. Jaja, eso no será necesario. Pero, ¿estoy pensando de la manera correcta? ¿Se cargarían casi por igual y eso sucedería casi de inmediato? ¿Antes de que el primero de los electrones excedentes fluya a través de la resistencia?
Cuando los electrones se mueven del conductor cargado al conductor neutro, algunos electrones se moverán del conductor neutro al suelo simultáneamente.
Cuando el conductor neutro se conectó a tierra sin una resistencia, ¿todos los electrones excedentes se moverían hacia la tierra tan rápido como los electrones se moverían de negativo a neutro?
Todavía estoy pensando en una derivación matemática para eso. Los electrones se mueven desde el conductor neutro y encuentran una resistencia. Comenzarán a chocar con los átomos en la resistencia con más frecuencia que en un cable. Por tanto, van a ralentizar o impedir que los electrones que le preceden se acerquen. Eficevielty, reduciendo la corriente a través de la resistencia.
@Marty Si el cable ideal tiene resistencia cero, los electrones se moverán libremente desde el conductor neutro hasta el suelo.
¿2 conductores (1 conectado a tierra a través de una resistencia) alcanzan la equipotencialidad antes de que los electrones sobrantes se drenen a tierra?
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