Autor Tema: Polarización de varilla metálica

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15 Diciembre, 2019, 07:06 pm
Respuesta #40

martiniano

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Hola.

Bueno, parece que nos estamos empezando a poner de acuerdo. Aquí está expresado en lenguaje únicamente matemático (sin mezclar conceptos de física) el problema del que depende la validez de nuestro modelo. A ver si hay suerte y alguien arroja un poco de luz.

Un saludo.

15 Diciembre, 2019, 07:39 pm
Respuesta #41

sedeort

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\( \displaystyle\int_{-L/2}^{L/2}\lambda (x) dx =0 \)

Ésta otra condición (neutralidad global de la varilla) no tendrías que haberla puesto también en el otro hilo?
Y que debe tener una raíz en \(  x=0 \)? (Aunque supongo que la solución que salga ya cumplirá esto)

Otra cosa. Qué valor tendrá \(  \lambda (x) \) en los extremos?
Yo, con mi anterior modelo (sin cargas puntuales) había vaticinado sería nula también).
Podríais describirla cualitativamente (la forma que tendría)?

15 Diciembre, 2019, 07:52 pm
Respuesta #42

martiniano

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Hola buenas.

\( \displaystyle\int_{-L/2}^{L/2}\lambda (x) dx =0 \)

Ésta otra condición (neutralidad global de la varilla) no tendrías que haberla puesto también en el otro hilo?
Y que debe tener una raíz en \(  x=0 \)? (Aunque supongo que la solución que salga ya cumplirá esto)

Sí, bueno, si la función es simétrica ya cumplirá eso.

Otra cosa. Qué valor tendrá \(  \lambda (x) \) en los extremos?
Yo, con mi anterior modelo (sin cargas puntuales) había vaticinado sería nula también).
Podríais describirla cualitativamente (la forma que tendría)?

Pues a parte de ser simétrica y continua debe ser\( \displaystyle\lim_{x \to{}L/2}{\lambda(x)}=\infty \)

Saludos.

16 Diciembre, 2019, 11:14 am
Respuesta #43

sedeort

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Pues es curioso cómo la cosa degenera.  ;D
Lo que pretendía ser un simple modelo de cálculo de distribución de carga termina en mezcla de cargas puntuales con distribuciones lineales y que tienden a \(  \infty \).
No sé, no sé ...

Otra cosa a discutir. Aparte de las cargas puntuales de los extremos, sería finita la carga, de cualquier signo, de la distribución líneal de la varilla?
Qué ocurriría si imponemos, como ocurre en los metales reales, una carga finita, tan pequeña que sea insuficiente para crear un campo interno que contrarreste al externo? Cómo se explica el nuevo equilibrio?

16 Diciembre, 2019, 12:18 pm
Respuesta #44

martiniano

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Hola.

Otra cosa a discutir. Aparte de las cargas puntuales de los extremos, sería finita la carga, de cualquier signo, de la distribución líneal de la varilla?
Qué ocurriría si imponemos, como ocurre en los metales reales, una carga finita, tan pequeña que sea insuficiente para crear un campo interno que contrarreste al externo? Cómo se explica el nuevo equilibrio?

Es decir, preguntas sobre si el hecho de que la varilla conductora tenga un número finito de elementos portadores de carga (los electrones) imposibilita crear la distribución lineal de carga que estamos intentando hallar. Habrá que darle vueltas, pero no creo. De todas formas, el que haya un finito número de elementos portadores de carga en la varilla no imposibilita que la densidad de carga sea infinita en algunos puntos. Piensa que una carga puntual de valor tan pequeño como se quiera, un electrón, por ejemplo, crea una densidad de carga infinita en el punto que se sitúa.

En los manuales de física general se suele definir conductor ideal como aquél en el que se puede mover una carga eléctrica de un punto a otro sin hacer ningún trabajo. No se habla en ningún momento de la cantidad de elementos portadores de carga.

Un saludo.

16 Diciembre, 2019, 01:29 pm
Respuesta #45

sedeort

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No hablo de cargas puntuales (olvidemonos de los electrones). Hablo de una "baja" densidad líneal inicial de carga positiva, y negativa |q|/L. Podría encontrarse la distribución solución entonces? Es limitante este dato o no importa?


16 Diciembre, 2019, 01:38 pm
Respuesta #46

martiniano

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Pues creo que no te he entendido.

La densidad inicial de carga es cero. ¿No?

16 Diciembre, 2019, 03:01 pm
Respuesta #47

sedeort

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Sí.
Pero la varilla podría contener inicialmente más o menos Culombios de carga positiva y de negativa (los mismos de ambas en valor absoluto, claro).

16 Diciembre, 2019, 04:19 pm
Respuesta #48

Richard R Richard

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Pues a parte de ser simétrica y continua debe ser\( \displaystyle\lim_{x \to{}L/2}{\lambda(x)}=\infty \)

Entonces al integrar inevitablemente como el limite de integración esta en \( L/2  \) no te salvas de sumar un infinito, luego no puede hacer que el resto al otro lado te lo compensa aún teniendo un infinito en \( -L/2 \) ya que \( \infty-\infty  \)es indeterminado, no puedes garantizar que sea constante...

Esa iba a ser mi critica a tu integral del nuevo hilo que has abierto...

Reitero, la idealidad de un radio de varilla nulo te juega una mala pasada, si el radio es distinto de cero la integral tiene solución, aunque luego tienes el tema a debatir de la unicidad entre esa distribución y las cargas distribuidas en los extremos. Como exprese antes si las cargas se distribuyen en la superficie de los extremos ya el campo en el interior se puede hacer nulo para  \( \forall\, x \in [-L/2,L/2] \), luego \( \lambda(x) \) puede ser nulo perfectamente y el problema, físicamente halla su solución.


Sí.
Pero la varilla podría contener inicialmente más o menos Culombios de carga positiva y de negativa (los mismos de ambas en valor absoluto, claro).

si la varilla es conductora no puedes tener esas cargas en equilibrio, como propones que tu distribución sea estable antes de poner la varilla en presencia del campo eléctrico?.

de hecho el material de la varilla tiene la misma cantidad de protones y electrones, que son los dadores de carga al sistema, eso ocurre normalmente, pero no puedes tener a unos aislados de los otros en un material conductor,  es decir  no puedes separarlos sin que medie alguna otra fuerza o campo eléctrico.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

16 Diciembre, 2019, 06:27 pm
Respuesta #49

martiniano

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Hola.

Reitero, la idealidad de un radio de varilla nulo te juega una mala pasada, si el radio es distinto de cero la integral tiene solución, aunque luego tienes el tema a debatir de la unicidad entre esa distribución y las cargas distribuidas en los extremos. Como exprese antes si las cargas se distribuyen en la superficie de los extremos ya el campo en el interior se puede hacer nulo para  \( \forall\, x \in [-L/2,L/2] \), luego \( \lambda(x) \) puede ser nulo perfectamente y el problema, físicamente halla su solución.

Es que yo creo que estás suponiendo que el campo que crean las dos bases del cilindro no depende de la distancia. Y eso sólo es cierto si las bases son infinitas y están uniformemente cargadas. Me parece muy poco realista considerar eso...


Pero la varilla podría contener inicialmente más o menos Culombios de carga positiva y de negativa (los mismos de ambas en valor absoluto, claro).

Vale, creo que ya entiendo lo que dices. En la varilla hay un cierto número de protones por metro, y la densidad de carga positiva nunca va a poder ser mayor que el valor que supongan esos protones. Lo mismo para la zona de carga negativa...

Ciertamente es una limitación del modelo de conductor ideal para la situación en la que estamos, ya que esta requiere que la densidad de carga se haga arbitrariamente grande. No sé hasta qué punto esta limitación va a afectar a que el resultado obtenido de considerar la varilla como un conductor ideal difiera significativamente del caso real.

Por otro lado, no conozco ningún modelo para materiales conductores distinto del de conductor ideal. También se puede exigir en el enunciado, para que esa diferencia no sea significativa, que la varilla sea lo suficientemente "densa" en protones o que el campo sea lo suficientemente débil.

Un saludo.