IL PROF. RISPONDE

 

IL CAMPO ELETTRICO DENTRO UN CONDUTTORE E' NULLO

Il fatto che un conduttore sia in equilibrio permette di calcolare le sue proprietà elettriche applicando le leggi della statica. Avete studiato statica gli anni scorsi e perciò saprete di sicuro che

condizione necessaria e sufficiente all'equilibrio di un corpo puntiforme (cioè piccolissimo come un atomo o un elettrone) è che la forza agente sia nulla.

Dunque: Equilibrio in un conduttore se e solo se FTOT all'interno del conduttore = 0

Applichiamo questa legge ad un elettrone dentro un conduttore. La sua carica elettrica è q0 e perciò la forza che risente è FTOT = q0.E Ho equilibrio se e solo se FTOT = 0 e perciò se e solo se q0.E=0 => il conduttore è in equilibrio se e solo se E=0    C.V.D.

(Il libro dà una dimostrazione differente ma altrettanto valida)

In un conduttore il campo elettrico interno è zero sia se è carico (sopra) sia se è soggetto ad un campo elettrico esterno (sotto).

Figura sopra: conduttore carico.
Le carice in eccesso, supposte positive (palline rosse) si allontanano fra di loro arrivando alla superficie. Quelle sul lato verde generano un campo elettrico diretto a destra (verde), le altre diretto a sinistra (giallo). La somma dei due campi elettrici è nulla!

Figura sotto: conduttore e campo esterno.
Una sbarra esterna (viola) è caricata negativa-mente (blu). Essa genera un campo elettrico dentro il conduttore, diretto verso la sbarra perché le cariche negative originano un campo elettrico diretto verso di loro -cioè interno-(viola). Inoltre, la sbarra attrae verso di sé le cariche positive (rosse) respingendo le negati-ve (blu). Le cariche positive generano il campo elettrico diretto esternamente rispetto a loro (rosso), quelle negative diretto internamente rispetto a loro (blu). Questi due ultimi campi elettrici annullano quello esterno (viola)!

Da notare che E=0 vale soltanto dove le cariche sono in grado di muoversi liberamente e cioè dentro il conduttore! Se esso contiene dentro di sé zone vuote o regioni dove le cariche elettriche non si possono muovere allora queste possono rimanere in equilibrio anche se E è diverso da zero: infatti, se le cariche sono bloccate esse rimangono sempre in equilibrio qualunque sia il campo elettrico agente!

Ma come fa un conduttore a raggiungere sempre l'equilibrio? In altre parole,come riesce ad avere sempre E=0 dentro di sè qualunque siano le cariche in eccesso che possiede o qualunque sia il campo elettrico esterno? Ciò è dovuto al fatto che gli elettroni in eccesso si spostano finché arrivano ad una disposizione che garantisce E=0 dappertutto; se ci sono anche campi esterni gli elettroni si muovono pure per induzione, generando un campo elettrico esattamente opposto a quello esterno, annullandolo (vedi figura accanto: sopra per conduttore carico, sotto per conduttore neutro indotto da un campo elettrico esterno. In tutti e due i casi E=0).