¿Por qué el campo eléctrico permanece confinado a un alambre?

Cuando conecto una batería a través de los dos extremos de un cable de cobre, el campo eléctrico establecido en el cable seguirá la dirección del cable, sin importar cuán extrañamente esté doblado el cable. ¿Como sucedió esto? ¿Por qué el campo eléctrico no se dispara desde ningún punto del cable?

Estoy pensando que algo similar sucede con el campo magnético y se concentra a través de materiales como el hierro en el núcleo de un transformador. Yo tampoco sé la razón de eso.

Suponiendo que el cable tiene una resistencia uniforme por unidad de longitud, responda esta pregunta con referencia a los modelos de elementos distribuidos (y no a los modelos de elementos agrupados).

1

Nota: Sé que uno no debe conectar los terminales de una batería con un cable de cobre directamente, puede causar que la batería se queme. Lo visual es solo una representación creativa de mi pregunta.

Un alambre conductor en realidad expulsa el campo eléctrico, que existe solo fuera del alambre (decimos que el alambre tiene una superficie equipotencial). Obviamente, la corriente fluye a través de los conductores pero no de los aisladores. Tienes que aclarar lo que preguntas.
No, estoy preguntando por un cable real, uno con resistencia. Así que el potencial sigue cayendo a lo largo del cable. En tal cable, es el campo eléctrico el que hace que los electrones se muevan, ¿verdad?
DE ACUERDO. Pero todavía hay un campo externo, es más un caso del cable conductor que distorsiona el campo. No es tanto el campo disparado, sino la resistencia que permite que entre parte del campo. A partir de la ley de Ohm, V = IR, puede calcular la caída del potencial de campo por unidad de longitud de cable.
De acuerdo, los conductores no ideales permiten que entre algo de campo eléctrico. ¿Está relacionado con cómo los diferentes materiales magnéticos permiten diferentes cantidades de campos magnéticos en ellos mismos? Refiriéndose a esto como un ejemplo.
No, es bastante diferente. El análogo eléctrico de la permeabilidad magnética es la permitividad dieléctrica, que no es lo mismo que la conductividad.

Respuestas (1)

Esa es una muy buena pregunta. El proceso de iniciar una corriente en un cable es bastante complejo. Suceden muchas cosas antes de que se complete el circuito: a medida que mueve el cable hacia el primer terminal de la batería, se encuentra con un campo eléctrico similar a un dipolo entre los dos terminales. Las cargas fluyen en el alambre para mantenerlo en equipotencial, y esto da como resultado una distribución de carga alrededor de la superficie exterior del alambre, cancelando dentro del alambre el mi de la batería. El resultado final de este proceso es que existe un campo similar a un dipolo entre la otra terminal y el otro extremo del cable. (Por supuesto, asumimos que siempre es posible que una configuración de carga electrostática haga que el cable sea equipotencial, independientemente de la complejidad del camino que siga. No conozco a nadie que haya abordado esa pregunta, aunque el hecho de que la corriente continuará fluyendo siempre que haya un campo dentro del conductor que lo haga plausible. Pero, ¿puede convertirse eso en un argumento a prueba de escepticismo?)

Luego, a medida que el cable se acerca al segundo terminal, continúa el mismo proceso, manteniendo el cable como equipotencial. Finalmente, cuando se hace contacto, un escalón de voltaje viaja a la velocidad de la luz alrededor del circuito iniciando el flujo de corriente. El escalón de voltaje se debilita a medida que viaja en proporción a la resistencia que encuentra, y probablemente haya algún comportamiento oscilatorio transitorio antes de que se establezca la situación de CC.

No conozco una descripción integrada detallada de este proceso respaldada por cálculo o modelado, por elemental que sea. Es simplemente asumido. El problema es que depende en detalle de la geometría específica, y eso hace posible el cálculo analítico solo para modelos simplificados poco realistas.

Gracias, esto me parece viable. ¿Es esto análogo a la forma en que los materiales ferromagnéticos atraen el campo magnético dentro de sus cuerpos? (Espero que 'cuerpo' sea el término correcto) He visto diagramas en los que inicialmente las líneas de campo magnético rectas fluyen de manera concentrada a través de una pieza de hierro.
@VedantBang Creo que no es muy parecido al caso ferromagnético, porque la 'expulsión del campo' es causada por un flujo de corriente. El ejemplo ferromagnético es más parecido a la distribución de corriente en un conductor no homogéneo, o la distribución de corriente en un trozo de material con forma asimétrica.
¿Por qué el campo eléctrico permanece confinado a un alambre?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v