¿Cómo el campo eléctrico dentro de un cable portador de corriente ideal puede ser cero?

Sé que hay varias publicaciones sobre la misma idea, y he leído la mayoría de ellas, pero aún así, mis preguntas persisten. He enumerado las otras publicaciones sobre el tema al final de esta publicación. Todas las demás publicaciones dicen que el campo eléctrico dentro de un cable ideal debe ser cero porque:

  1. Como la caída de potencial a través del cable es cero, el campo eléctrico debe ser cero.
  2. Dado que "J = σ E", y para un cable ideal, σ tiende a infinito, por lo que E debe tender a cero.

Entiendo estos dos argumentos, pero aun así, tengo las siguientes preguntas.

Considere un circuito simple con una batería y una resistencia. Y, los dos están conectados con cables ideales.

Las siguientes son las preguntas relacionadas con el mismo:

  1. Si el campo eléctrico dentro de los cables ideales tiene que ser cero, entonces, ¿cómo puede fluir la corriente en el circuito? Explíqueme con detalles microscópicos cómo fluye exactamente la corriente en dicho circuito y cómo exactamente el campo eléctrico se vuelve cero dentro de los cables ideales.

  2. ¿Es la propiedad intrínseca de un conductor ideal que transporta corriente en sí mismo que el campo eléctrico a través de él sea cero, o logra que el campo eléctrico en el interior sea cero en todos los escenarios? Si un conductor ideal logra que el campo eléctrico en su interior sea cero, en todos los escenarios, entonces, ¿cómo lo hace exactamente?

Estoy esperando una explicación que también pueda caber en la imaginación. Una explicación más intuitiva.

Amablemente ayuda

Las siguientes son algunas publicaciones sobre ideas similares.

¿El campo eléctrico es cero dentro de un conductor ideal que transporta una corriente?

¿Hay un campo distinto de cero dentro de un cable portador de corriente ideal?

Respuestas (1)

En un conductor, el campo eléctrico aplica una fuerza a los electrones de conducción para que esos electrones se aceleren. Luego, los electrones se dispersan por las vibraciones de la red (fonones) y se desaceleran. La corriente se asienta en un estado de equilibrio cuando la aceleración y la desaceleración tienen magnitudes iguales, y cuando hacemos el análisis del circuito suponemos que el circuito se ha asentado en este estado de equilibrio. Por ejemplo, la ley de Ohm solo es aplicable en el equilibrio.

El problema con un conductor ideal que tiene resistencia cero es que no hay dispersión de los electrones de los fonones y, por lo tanto, no hay desaceleración. Eso significa que si tuviéramos que aplicar un voltaje a través de este conductor, los electrones seguirían acelerándose y la corriente aumentaría linealmente con el tiempo sin ningún límite superior. El circuito nunca puede alcanzar el equilibrio y, por lo tanto, no podemos analizarlo de la manera habitual.

La aceleración de los electrones ocurre dentro de la batería, o cualquier fuente de alimentación que se esté utilizando. A medida que cada electrón pasa a través de la batería, su energía cinética aumenta en Δ T = mi V , dónde mi es la carga del electrón y V el voltaje de la batería. Una vez que los electrones salen de la batería, no están sujetos a ningún campo y simplemente pasan por el conductor (ideal) a velocidad constante, una velocidad que aumenta con cada paso a través de la batería.

En un conductor con una resistencia, la diferencia de potencial aparece porque los electrones en el alambre empujan a los electrones que están frente a ellos. Los electrones de conducción se comportan como un gas que se comprime un poco más en la entrada al hilo que en la salida. Si usamos la analogía hidráulica, diríamos que la presión del gas de electrones es mayor al comienzo del conductor que al otro extremo. La caída de potencial a través del conductor es análoga a la caída de presión en la analogía hidráulica. Sin embargo, en un conductor de resistencia cero no hay "caída de presión" porque no hay resistencia al flujo.

Muchas gracias por su respuesta. Pero, mis preguntas originales aún permanecen. 1. De su respuesta veo dos cosas contradictorias que se unen. Primero, los electrones se aceleran dentro de un cable ideal, ya que no hay oposición y solo aceleración debido al campo eléctrico y en el segundo párrafo también dices que cuando los electrones entran en el cable ideal, no están sujetos a ningún campo. ¿Cómo reconciliamos estas dos afirmaciones? 2. Mi pregunta es, ¿es cierta esta afirmación de que en un alambre ideal el campo eléctrico es cero? Si es así, ¿por qué?
Si hay un campo eléctrico debido a la batería dentro del cable ideal, ¿por qué decimos que debería ser cero? ¿Qué es lo que hace que sea cero dentro del cable?
@DevanshMittal Hmm, está bien, sí, he sido un poco confuso. Necesito salir ahora, pero volveré a esto tan pronto como regrese.
¿Es el caso de que hay dos campos eléctricos dentro del cable? 1. Debido a la batería y 2. Debido a la acumulación de carga a través de la resistencia. ¿Y estos dos campos eléctricos se cancelan dentro del cable, por lo que el campo eléctrico neto dentro del cable ideal se vuelve cero? Confirma amablemente.
Muchas gracias señor, por su amable respuesta. Estoy luchando mucho con estas y otras preguntas similares. Amablemente dame algo de tiempo. Te estaré muy agradecido. Eres una persona de reputación magnánima. Deseo aprender de una persona erudita como tú. Gracias Señor.
Señor, todavía estoy esperando su respuesta.
@DevanshMittal Creo que sería mejor continuar con esto en la sala de chat de Física . Estaré en esa habitación durante las próximas horas.
Claro, senor. Gracias.
¿Cómo el campo eléctrico dentro de un cable portador de corriente ideal puede ser cero?
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