El campo eléctrico en los cables de un circuito.

Hay una parte de ese cable cerca de la placa con la carga positiva, en esa parte del cable, los electrones de conducción querrán fluir hacia él. Pero cada electrón de conducción deja un exceso de carga positiva porque el protón que usó para cancelar no se cancela, por lo que un electrón de conducción un poco más lejos es atraído por la ubicación del protón que dejó vacante ese electrón.

Es como un mercado de trabajo. Puede contratar a un mejor empleado de otra empresa, luego esa empresa, que solía tener lo mejor porque quería lo mejor, ahora reemplaza a esa persona con el segundo mejor empleado robándolo de otra empresa, y ahora esa empresa tiene que robar el el tercero mejor de otra firma, etc.

En resumen, ese campo eléctrico constante es solo el campo eléctrico debido al capacitor de placa, pero cada protón y electrón en el alambre también produce su propio campo eléctrico y los electrones en el alambre responden al campo total, incluso los campos debidos al otro. electrones y protones en el alambre.

Los materiales resistivos en el dieléctrico de su capacitor distorsionarán totalmente el patrón de campo y esencialmente "guiarán" el campo electrónico para que se extienda fuera de las placas.

Por lo tanto, debemos hacer cambios para aclarar las cosas. Primero, reemplace su cable con una gran cantidad de resistencias de centésimas de ohmio en serie. Marque los voltajes en cada nodo, luego dibuje las líneas de campo. Verá que la cadena de resistencias actúa como una "manguera para el campo electrónico" y como una manguera para la corriente. Dentro de las resistencias, las líneas de campo están dirigidas axialmente a lo largo de la trayectoria de la corriente. Y justo afuera de las resistencias, las líneas de campo son más o menos las mismas que adentro.

Entonces, en su diagrama, el cable está obligando al campo electrónico a "fluir" paralelo al cable, por lo que se extiende mucho más allá de las placas y luego vuelve a entrar.

Más detalles: dado que los cables son conductores, en estado estable no puede haber carga neta dentro del material. En cambio, la carga neta aparece en la superficie del cable y toma la forma de anillos de varias densidades de carga. Un cable se convierte en una pila de anillos de carga superficial, con anillos positivos en un extremo, negativos en el otro y un campo eléctrico axial continuo en el interior, con las líneas de campo paralelas al cable.

Tenga en cuenta que si su cable es un conductor perfecto , entonces nada de esto se aplica, y no hay caída de voltaje a lo largo de él, ni campo electrónico dentro. Solo los cables resistivos reales requieren un campo electrónico para impulsar el flujo de carga.

Su pregunta es ampliamente respondida por los autores del libro de texto de física "Materia e interacciones", en su preimpresión en pdf:

Un tratamiento unificado de electrostática y circuitos , Chabay y Sherwood, 1999

Cuando inserta un tercer conductor entre dos placas de un capacitor, esencialmente crea un capacitor de tres placas.

La forma habitual de obtener la solución estática (condensadores con arreglos generales de las placas) para tales problemas es asumir que los materiales conductores son conductores ideales y usar un método numérico como elementos finitos para resolver la ecuación de Poisson para los campos en la región dieléctrica. Entonces, obtenemos la carga en la superficie de los conductores del flujo eléctrico que termina en el conductor. Dado que hemos supuesto conductores ideales, sabemos que en el caso estático toda la carga debe estar en las superficies y el campo es infinitesimal (o de lo contrario, la carga fluiría y la solución no sería estática).

Si un cable no recto se está curvando (tal vez hacia otras partes del circuito) y se aleja del espacio entre los capacitores, entonces las cargas en el cable no están dentro del campo eléctrico todo el tiempo.

Recuerde que la solución que da un campo E uniforme entre las placas del capacitor depende de que las placas tengan una extensión infinita. Por lo tanto, no es posible que el cable se extienda más allá de la influencia de las placas en esta situación.

Si queremos conocer la distribución de campo para placas no infinitas con un material conductor impuesto entre ellas, nuevamente tenemos el problema del capacitor de tres placas con geometría arbitraria, para el cual no hay soluciones generales, pero que podemos resolver numéricamente.

Entonces, ¿qué los está moviendo? Debe haber un campo eléctrico a lo largo de todo el cable, para causar una fuerza sobre las cargas para mantenerlas en movimiento, pero ¿cómo se crea?

Si asumimos un conductor ideal, solo se necesita un campo infinitesimal para hacer que fluya una gran corriente. En un conductor real habrá un campo distinto de cero hasta que las cargas se redistribuyan. Una vez que se alcanza la situación estática, los campos producidos por las cargas superficiales equilibrarán los campos impuestos que estén presentes y el campo neto dentro del conductor será cero.

La determinación de los campos durante el flujo de carga inicial probablemente requerirá nuevamente una solución numérica. En cualquier situación real en la que este flujo sea importante, es probable que la limitación de la velocidad de la luz en la propagación de los campos en el dieléctrico sea al menos tan importante como la resistencia del material, por lo que probablemente se requerirá una solución completa de ondas electromagnéticas.

Nuevamente, resolveríamos los campos eléctrico y magnético, y usaríamos las soluciones de campo para inferir la distribución de carga.

Cuando observa el campo eléctrico de un capacitor de placas paralelas con placas de tamaño finito, debe considerar la forma del campo en el borde. Es más como el diagrama de la derecha que el diagrama de la izquierda:

Lo que esto significa es que cuando el cable sale del capacitor de placas paralelas, no "sale" repentinamente del campo.

En segundo lugar, las fuerzas sobre las cargas en el cable (inducidas por el campo eléctrico) provocan una polarización interna: las cargas positivas y negativas se separarán lo suficiente como para que el campo que generan internamente anule exactamente la componente paralela del campo externo en cada punto del alambre. Entonces, donde el campo externo (paralelo al cable) es grande, la polarización interna será grande; donde el campo externo es pequeño, la polarización será pequeña. Y es la integral (suma) de toda la polarización a lo largo del cable lo que describe la división total de la carga.

En otras palabras, cuando la carga se mueve, tiene que "ir a alguna parte" y deja atrás la carga opuesta (un conductor neutro debe contener cantidades iguales de cargas positivas y negativas; la corriente fluye cuando estas cargas se mueven entre sí).