ELECTROSTÁTICA
DE LOS CONDUCTORES EN EQUILIBRIO
CONDUCTORES
Se llama conductor a un cuerpo que dispone de cargas libres.
Cargas libres son los electrones de un metal o un semiconductor,
los iones de un electrolito y los electrones e iones de un tubo
de descarga. En general, se dice que cargas libres son aquellas
que pueden realizar desplazamientos macroscópicos.
En un metal hay una nube de electrones que baña una
red de iones positivos. Los iones realizan oscilaciones alrededor
de posiciones fijas. Los electrones se agitan caóticamente
(porque todas las direcciones son probables) y su velocidad
depende de la temperatura.
En la superficie de un conductor no existe transporte neto
de cargas. Al colocar una barra metálica en un campo
eléctrico, el campo moviliza los electrones y aparece
un movimiento ordenado superpuesto al caótico. Este movimiento
ordenado es en sentido contrario al campo. Cuando el conductor
está bajo la influencia del campo, en uno de los extremos
de la barra habrá exceso de electrones y en el otro defecto.
Estas cargas inducidas son origen de un campo antagónico
al campo exterior. Mientras el campo inductor sea mayor que
el inducido continuará el movimiento ordenado de los
electrones. Se llega a un equilibrio cuando son iguales el campo
interior y exterior, es decir cuando no hay corrientes interiores.
En el interior de un conductor en equilibrio el campo es nulo.
Claro está que dicho campo se entiende que es un campo
promedio, ya que siempre puede haber campos que no afecten al
estado general del conductor.
En la superficie de un conductor en equilibrio el campo es
perpendicular a la superficie, ya que si existiera componente
tangencial se originarían corrientes. En la superficie
libre del conductor existe una barrena de potencial que hace
que las car gas queden retenidas (mientras le energía
almacenada sea inferior a la necesaria para romper la barrera
de potencial).
Toda la carga que el conductor tenga en exceso, ya sea éste
hueco o macizo, se manifiesta en su superficie. Vamos a demostrar
estas afirmaciones por aplicación del teorema de Gauss.
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