Campo eléctrico en el interior de un conductor y cargas inducidas

Mi libro de texto dice dos cosas diferentes y no estoy seguro de cómo conciliar estas dos:

  1. campo eléctrico dentro de un conductor es siempre 0.

  2. para un conductor con una cavidad con una carga q dentro, el campo debido a la carga q para todos los puntos exteriores es cancelado por la carga inducida en la superficie interna.

La carga q inducirá una carga de -q en la superficie interior, y debido a que el conductor es neutro, habrá una carga q en la superficie exterior del conductor (carga sobrante). Debido a (2), para todos los puntos exteriores se cancela el campo debido a q y las cargas presentes en la superficie interior. Sin embargo, el campo debido a la carga inducida/sobrante en la superficie exterior no lo es, por lo que habrá algún campo debido a esta carga dentro del conductor, lo que contradice (1).

Respuestas (2)

El punto es que las cargas en el exterior se reorganizan para que el campo neto sea 0 dentro del conductor. Las distribuciones de carga en las superficies interior y exterior no necesitan ser constantes y, en general, serán bastante desordenadas a menos que la geometría sea simple.

En el siguiente ejemplo de una fuente de carga descentrada dentro de una esfera hueca, observe cómo las cargas positivas en la superficie interior no están distribuidas uniformemente, pero sí en la superficie exterior.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El resultado neto es que el campo fuera de la cavidad solo depende de la distribución de las cargas exteriores, pero el campo dentro del conductor sigue siendo 0 debido a la distribución de carga sesgada en la superficie interior.

[Fuente de la imagen: Haliday Resnick Walker, décima edición]

No creo que esto responda a la pregunta. Permítanme reformular la pregunta: cuando hay una carga q en la cavidad, debería haber una carga -q en la superficie interna y debido a (2) esta -q y q en la cavidad no deberían causar ningún campo en el conductor, sino porque el conductor es de carga neutra habra carga q en la superficie exterior. Pero esta q en la superficie exterior causará un campo en el conductor que viola (1)
En la figura es una carga -q en la cavidad. Esto no importa, pero me quedaré con esto para referirme a la figura. La carga − q dentro y la carga + q en la superficie interior se cancela. El campo eléctrico dentro de una capa esférica con distribución de carga uniforme - esta es exactamente la distribución de la carga en el exterior de la superficie de la figura - produce una red 0 campo en cualquier lugar dentro de la coraza - es decir, dentro del conductor - por las leyes de Gauss. En otras palabras, el ejemplo ilustra con precisión la situación.
Otra forma de pensarlo: desde que − q dentro de la cavidad y el + q inducidos en la superficie interior no producen campo neto dentro del conductor, retírelos. Lo que queda es una densidad de carga esféricamente simétrica en el exterior de una superficie y, según la ley de Gauss, el campo dentro de esta superficie es 0 .

Como dices, el conductor hueco con una carga suspendida dentro del hueco tendrá una carga en su superficie exterior. Lo que parece preocuparle es por qué esta carga de la superficie exterior no genera un campo dentro del conductor. Entonces, ¿podemos olvidarnos de que el conductor es hueco con una carga en su interior y solo considerar un conductor con una carga en su superficie (exterior)?

"entonces habrá algún campo debido a esta carga dentro del conductor, lo que contradice (1)" No.

Si hubiera un campo eléctrico (macroscópico) en el interior del conductor, haría que los electrones libres se movieran, es decir, daría lugar a corrientes. Pero si tenemos una situación electrostática, ¡por definición no hay corriente! Lo que sucede es que las cargas superficiales se organizan (en muy poco tiempo) de tal manera que no hay un campo eléctrico resultante macroscópico en ninguna parte dentro del conductor.

pero debido a (2) no debería haber ningún campo en el conductor debido a la carga en la cavidad y la carga en la superficie interior debería haber?
De hecho, no debería, pero no estoy seguro de que se deba a 2. ¿No se hace referencia a los 'puntos exteriores' en 2 fuera del conductor como un todo? Si no, 2 sería solo un caso especial de 1. Creo que 1 es todo lo que necesita aquí, y he tratado de explicar por qué se mantiene.
Campo eléctrico en el interior de un conductor y cargas inducidas
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