Sistema de puesta a tierra de placas conductoras.

Por lo tanto, siempre cometo errores en problemas como este (la parte de conexión a tierra), así que espero que alguien realmente me explique cómo funciona el proceso.

Hay norte grandes conductores de placas paralelas que transportan cargas q 1 , q 2 ,...... q norte respectivamente.

  1. Si el conductor izquierdo (conductor q 1 ) está conectado a tierra, entonces tenemos que encontrar la magnitud de la carga que fluye de la placa al suelo.

  2. Si cualquier conductor está conectado a tierra, tenemos que encontrar la magnitud de la carga que fluye de la placa a tierra.

De hecho logré resolver el problema.

Pregunta 1:

La carga inicial en el conductor puesto a tierra es q 1

Suponiendo que ambas placas exteriores (es decir, la superficie izquierda de q 1 y superficie derecha de q norte ) tienen carga cero después de la conexión a tierra, podemos escribir las distribuciones de carga de la siguiente manera:

La carga final en el conductor puesto a tierra es -( q 2 + q 3 + . . . . q norte )

Entonces, la diferencia es − ( q 1 + q 2 + . . . q norte ) lo que causará + ( q 1 + . . . . q norte ) para fluir desde el suelo.

Pregunta 2:

Supuse que algunos r t h plato (plato q r ) está conectado a tierra, Suponiendo que ambas placas exteriores (es decir, la superficie izquierda de q 1 y superficie derecha de q norte ) tienen carga cero después de la conexión a tierra, después de escribir las distribuciones de carga para el campo 0-

Carga inicial en conductor puesto a tierra q r = q r

Carga final (en la superficie izquierda) = − ( q 1 + q 2 + . . . + q r − 1 )

Carga final (en la superficie derecha) = − ( q r + 1 + q r + 2 + . . . . + q norte − 1 + q norte )

Carga final total = - ( q 1 + q 2 + . . . . + q norte ) (* q r desaparecido)

Cambio de cargo = − ( q 1 + q 2 + . . . . + q norte )

Entonces, carga volada = ( q 1 + q 2 + . . . . + q norte )

Numéricamente, las respuestas funcionan. Pero no entiendo:

  1. ¿Por qué las cargas más externas se vuelven cero cuando cualquier conductor, ni siquiera necesariamente el primero, está conectado a tierra?

  2. Agradecería una explicación intuitiva de por qué la carga que sale del suelo es independiente de qué conductor está conectado a tierra.

Pensé en un enfoque:

enfoque: como se señaló, la aproximación utilizada es que todas las placas están al mismo potencial. Si alguna placa está conectada a tierra, todas las placas tienen un potencial cero y la suma de sus cargas es cero.

¿Mi enfoque es correcto? ¿Hay algún otro enfoque?

¿Qué sucederá cuando se conecte a tierra más de una placa?

Respuestas (1)

Las cargas tienden a distribuirse de tal manera que la energía total del campo eléctrico es mínima. La densidad de energía del campo eléctrico es proporcional a mi 2 .

Eche un vistazo al sistema de sus placas desde una gran distancia. Parece un plato delgado. Produce un campo eléctrico proporcional a su carga total. Bueno, tiene alguna estructura interna, el campo eléctrico en el interior es diferente, pero el volumen de todas las partes internas es arbitrariamente pequeño. ¡La energía total del campo eléctrico está determinada por el campo eléctrico fuera del sistema de placas! El mínimo de esta energía se alcanza cuando la carga total del sistema de placas es cero. Este estado es alcanzable: cualquier carga puede llegar a/desde la placa puesta a tierra. ¡Y sabemos que es mínimo porque es cero!

Entonces, el resultado es: cada vez que pones a tierra una de las placas (¡cualquiera de ellas!), la carga total de todas las placas se vuelve cero.

Después de eso, es obvio por qué la carga de las superficies más externas es cero: el campo eléctrico fuera del sistema de placas es cero, el campo eléctrico dentro de cualquier placa (incluidas las más externas) es cero, por lo que la carga en las superficies más externas debería ser cero.

¿Cómo puede fluir carga de la placa que no está conectada a tierra? ¿Cómo puede terminar con un cargo cero a partir de un cargo de valor distinto de cero?
La carga no puede fluir hacia/desde una placa que no esté conectada a tierra. Cuando ponemos a tierra una de las placas, su carga cambia de modo que la suma de todas las cargas de todas las placas se vuelve cero. En este caso, el campo eléctrico fuera del sistema de placas se vuelve cero, por lo que la energía del campo eléctrico se vuelve mínima. Si la carga total no es cero, el campo eléctrico exterior no es cero y la energía del campo eléctrico se vuelve muy grande.
Vaya, malinterpreté la respuesta. +1
¿Cómo puede fluir la carga sin un circuito cerrado?
@Buraian Tomemos una esfera de metal y carguemos algo + q en eso. Tomemos otra esfera de metal y carguemos − q en eso. Es absolutamente posible hacerlo, en muchos laboratorios escolares existen dispositivos que pueden ayudar a cargar un objeto. Ahora, si conectas dos esferas con un cable, algunos electrones de una esfera se moverán a la otra esfera a lo largo del cable. Habrá algo de flujo de carga aunque no haya un circuito cerrado. Se detendrá tan pronto como se alcance el equilibrio. Pero si necesita un flujo constante de cargas, se requiere el circuito cerrado.
¿podría citar esto para que pueda referirme más tarde?
@Buraian No estoy seguro de qué tipo de cita puedo proporcionar. Es solo un experimento mental simple que demuestra que el flujo de cargas es posible sin un circuito cerrado.
Sistema de puesta a tierra de placas conductoras.
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