Campo dentro un conduttore

Testo

Concettuale: linee di campo dentro un conduttore. Spiega in cinque righe perché, in condizioni statiche, il campo elettrico dentro un conduttore è zero. Cosa accadrebbe se per un istante non lo fosse?

Soluzione

Perché il campo interno è nullo. Un conduttore contiene cariche libere (gli elettroni di conduzione) che possono muoversi senza attrito. Se in un punto interno esistesse un campo elettrico $\vec E \neq 0$, esso eserciterebbe sulle cariche libere una forza $\vec F = q\vec E$, mettendole in moto. Ma in condizioni statiche, per definizione, nulla è in movimento. L’unica situazione compatibile con l’equilibrio è quindi $\ev{\vec E_\text{int} = 0}.$

Il meccanismo di autoannullamento. Supponiamo che per un istante il campo interno non sia nullo. Le cariche libere reagiscono immediatamente: si spostano sotto l’azione della forza, accumulandosi sulla superficie del conduttore (positive da un lato, negative dall’altro). Questa ridistribuzione crea un campo indotto che si oppone a quello applicato. Il processo continua — in tempi dell’ordine di $10^{-19}$ s per un buon conduttore — finché il campo indotto cancella esattamente quello esterno in ogni punto interno, ristabilendo $\vec E_\text{int} = 0$.

Conseguenze. All’equilibrio tutta la carica netta si dispone sulla superficie esterna; il campo appena fuori è perpendicolare alla superficie; e l’intero volume del conduttore è un’unica regione equipotenziale. È lo stesso principio che rende un’automobile o una gabbia metallica uno schermo elettrostatico.

Collegamenti

Argomenti: Campo elettrico e potenziale Concetti: Conduttori in equilibrio elettrostatico · Campo elettrico Competenze: Applicazione del teorema di Gauss Metodi: Teorema di Gauss Oggetti: Sfera carica