Estoy estudiando electricidad y magnetismo introductorios, y esta es una pregunta conceptual.
Para una hoja conductora infinita, cualquier exceso de carga se localiza en un lado. No hay campo eléctrico en el interior de la superficie o del otro lado. El razonamiento, tal como lo entiendo, es que cualquier campo de este tipo que exista provocaría un movimiento de carga dentro de la superficie, y entonces la superficie no estaría en equilibrio. Por lo tanto, al aplicar la Ley de Gauss, el flujo a través de la superficie se toma como 0. Vea esto para lo que quiero decir: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/gausur.html#c3
Sin embargo, si fuéramos a tratar las cargas presentes en un lado de la superficie como cargas puntuales (como se hace tan a menudo cuando se deriva un campo eléctrico para una superficie usando integración), la Ley de Coulomb significa que esas cargas ejercerán una fuerza eléctrica sobre cualquier partícula cargada, incluso en el otro lado de la superficie. La Ley de Coulomb para la atracción entre dos cargas se aplica independientemente de que haya material entre ellas, ¿no? ¿No significará esto que si mantuviéramos una carga puntual positiva cerca del otro lado de la lámina conductora infinita, sentiría una repulsión? Esto, entonces, significaría que las cargas positivas ubicadas en un lado de la hoja SÍ generan un campo eléctrico que atraviesa la hoja hacia el otro lado, y que HAY un flujo eléctrico dentro de la superficie. ¿Qué tiene de malo esta forma de pensar?
Las cargas podrían distribuirse a lo largo de un solo lado de la placa conductora infinita, con uno de dos casos:
Como dijiste que el campo E podría "atravesar la hoja", asumiré que te refieres al Caso 2.
En el Caso 2, podría intentar mantener todas las cargas en un solo plano. Sin embargo, cualquier carga que no esté perfectamente alineada con las otras cargas hará que otras cargas se muevan, rompiendo el equilibrio electrostático. Entonces llamamos equilibrio inestable a la configuración de cargas a lo largo de un solo lado del conductor.
En general, no consideramos que la distribución electrostática inestable de cargas esté en equilibrio electrostático. Por ejemplo, el exceso de cargas en una esfera conductora en equilibrio electrostático siempre está en la superficie exterior de la esfera, aunque tener todas las cargas en el centro exacto de la esfera también es un equilibrio electrostático válido (pero inestable).
Mi razonamiento anterior suena incompleto y podría estar equivocado. Pero solo estaba tratando de darles una idea del Teorema de Unicidad . Si puede entender las matemáticas, sabrá por qué solo hay una distribución posible de cargas para un conductor en equilibrio electrostático.
Entonces, por el teorema de la unicidad, las cargas en exceso se distribuyen en ambos lados de la placa conductora infinita .
Una carga de prueba positiva en el otro lado siente una repulsión alejándose de la placa conductora solo debido al campo E generado por el exceso de cargas en el lado más cercano a la carga de prueba positiva.
El campo E generado por el exceso de carga en el otro lado no afecta la carga de prueba positiva. Esto se debe a que dentro del conductor, el campo E generado por el exceso de carga en el lado más alejado es cancelado por el campo E generado por el exceso de carga en el lado más cercano.
Por lo tanto, no hay campo E neto dentro del conductor. También puede probar que no hay un campo E neto en el conductor dibujando una superficie gaussiana dentro del conductor (excluyendo las cargas superficiales). Como no hay carga neta encerrada, el flujo eléctrico y, por lo tanto, el campo eléctrico, es cero.
PD: no necesita colocar la carga de prueba positiva cerca de la placa conductora infinita para la repulsión. El campo E es uniforme, por lo que no varía con la distancia a la placa. Una carga de prueba positiva muy lejana experimentará la misma repulsión.
Zhengqun Koo