¿Cuál será la distribución de carga de estado estable de una configuración dada: batería frente a condensador?

Traté de averiguar cuál debería ser la distribución de carga sobre el conductor esférico de radio R (en la figura a continuación) en las siguientes dos configuraciones:ingrese la descripción de la imagen aquí

suposiciones

la longitud del cable (l) que conecta la batería (condensador) al conductor esférico es muy larga, el cable y la batería son ideales y la carga inicial en el conductor esférico es cero (antes de cerrar el interruptor)

1. En el primer caso, solo un extremo del capacitor cargado está conectado al conductor esférico

2. En el segundo caso, solo una placa de batería está conectada al conductor esférico

En el primer caso (condensador)

tan pronto como el interruptor se cierra, la distribución de cargas comienza hasta que (esfera + placa del capacitor) se vuelve equipotencial y esta distribución provoca una nueva diferencia de potencial entre las placas.

Pero cuando aplicamos la misma lógica para el segundo caso (batería), similar al anterior, habría una nueva diferencia de potencial entre las placas, pero contradice el hecho de que la diferencia de potencial entre las placas de una batería ideal es constante.

Por otro lado, si mantenemos constante la diferencia de voltaje entre las placas de la batería, implica que no habría distribución de carga incluso si cerramos el interruptor, pero ¿no contradice nuevamente el hecho de que el conductor conectado al mismo cable debe estar en potencial constante (si la corriente es cero)?

¿Alguien puede sugerir cómo se llevaría a cabo la distribución en ambos casos en estado estacionario?

¿Estás asumiendo que estos dispositivos están en algún lugar del espacio exterior? ¿O cerca de un gran planeta como la tierra?
@ user69795 para simplificar, supongamos que este sistema no interactúa con nada más (la Tierra o cualquier otro conductor).
En el momento en que se conecta el interruptor, fluirá una pequeña corriente para llevar las partes ahora conectadas al mismo potencial, suponiendo que ya no tenían ese potencial para empezar. La forma en que se distribuiría la carga está por encima de mi nivel de habilidad, pero dos cosas que veo son que si desconectas el interruptor nuevamente después de que el objeto alcance su potencial, siempre que esté lo suficientemente aislado, almacenará cierta cantidad de carga para permanecer en ese potencial debido a su capacitancia parásita (no es un capacitor, por lo que toda su capacitancia es parásita).
Esto puede indicar una distribución insignificante de carga hacia la superficie del objeto y en la dirección de cualquier conexión de regreso al + de la fuente, algo que su ejemplo no tiene en cuenta.

Respuestas (1)

La batería produce tanta carga como necesita, usando química, para mantener el mismo potencial de la placa: puede decir "el voltaje se conserva". En la situación del condensador, la carga se conserva, el voltaje no.

Entonces, cuando el interruptor está cerrado, la carga permanece igual, el voltaje es menor, en el caso del capacitor. En la caja de la batería, se realiza más carga y el voltaje permanece igual.

Pero, ¿cómo se ve la distribución final en el conductor esférico en ambos casos?
Imagina el campo eléctrico en el estado final. La mayor parte de la carga negativa estará en la placa paralela. Muy poca, pero algo, de la carga negativa estará en la esfera (debido al campo marginal que rodea la placa). La distribución será la misma en ambos casos. Habrá más carga y un voltaje más alto entre el positivo y el negativo en la caja de la batería. Para encontrar una distribución exacta de la carga, debe usar un software de simulación em para encontrar la forma exacta del campo eléctrico del capacitor de forma muy divertida que ha construido con las placas y la esfera.
gracias por responder, ¿podemos cargar un conductor usando una batería conectando el conductor a una sola placa o este método no es factible para cargar?
Haz un condensador con la esfera como un electrodo. Por ejemplo, haga un capacitor de 10pf. Conecte una batería de 1 voltio al capacitor. Ahora, retira la batería y el otro electrodo del capacitor. Te queda una esfera con 10 pico culombios de carga.
¿Cuál será la distribución de carga de estado estable de una configuración dada: batería frente a condensador?
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