Acero
Tengo un conductor de cobre. Durante un tiempo, le aplico una tensión de 12kV$ DC desde una fuente. Después de quitar la fuente, ¿el conductor seguirá cargado desde la fuente si no está conectado a tierra? ¿Se descargará cuando conecte el conductor a tierra?
Una fuente de tensión actúa como una bomba de electrones. Supongamos que tomamos una batería como ejemplo, entonces en la batería una reacción química bombea electrones del cátodo al ánodo. El cátodo se queda sin electrones y se vuelve positivo, mientras que el ánodo adquiere un exceso de electrones y se vuelve negativo. En cuanto se han bombeado suficientes electrones para que la diferencia de potencial resultante sea igual al potencial de reacción, ésta se detiene.
Por lo tanto, dado el voltaje de la batería y la capacidad de los dos conductores, podemos calcular cuánta carga se transfiere. Ésta será distinta de cero, por lo que los conductores se cargarán y si los desconectas de la batería mantendrán esa carga. Así que la respuesta a tu pregunta:
Plástico
Respuesta Si, el nucleo tambien atrae a los electrones.Pero los conductores son sustancias en las que esta fuerza no es tan fuerte comparada con las fuerzas externas debidas al campo externo.Como resultado los electrones estan sueltos y libres de moverse.
Esta presión tiende a atraer al conductor hacia el campo, independientemente del signo de la carga superficial, pero al mismo tiempo las fuerzas mecánicas (tensión mecánica) del conductor contrarrestan esta presión electrostática y el conductor se mantiene en equilibrio.
Suponiendo un buen conductor ($\sigma\gg 0$), esta relación nos dice que la densidad de carga abandona el volumen muy rápidamente (instantáneamente para un conductor perfecto). Debido a la conservación global de la carga eléctrica, la carga no puede desaparecer sin más, y residirá en la superficie del conductor.
Como el conductor es neutro, podemos decir que (en promedio) la densidad de carga positiva (debida a los protones constituyentes) y la densidad de carga negativa (debida a los electrones en continuo movimiento) se anulan mutuamente en todos y cada uno de los puntos de la masa del conductor. Así que el efecto neto de [1] es cero.
Grafito
Los conductores contienen cargas libres que se mueven con facilidad. Cuando se coloca un exceso de carga en un conductor o se pone el conductor en un campo eléctrico estático, las cargas en el conductor responden rápidamente para alcanzar un estado estable llamado equilibrio electrostático.
La figura 1 muestra el efecto de un campo eléctrico sobre las cargas libres de un conductor. Las cargas libres se mueven hasta que el campo es perpendicular a la superficie del conductor. En el equilibrio electrostático no puede haber ninguna componente del campo paralela a la superficie, ya que, si la hubiera, produciría un mayor movimiento de las cargas. Se muestra una carga libre positiva, pero las cargas libres pueden ser positivas o negativas y, de hecho, son negativas en los metales. El movimiento de una carga positiva equivale al movimiento de una carga negativa en sentido contrario.
Figura 1. Cuando se aplica un campo eléctrico E a un conductor, las cargas libres dentro del conductor se mueven hasta que el campo es perpendicular a la superficie. (a) El campo eléctrico es una cantidad vectorial, con componentes paralelas y perpendiculares. La componente paralela (E∥) ejerce una fuerza (F∥) sobre la carga libre q, que mueve la carga hasta que F∥=0. (b) El campo resultante es perpendicular a la superficie. La carga libre ha sido llevada a la superficie del conductor, dejando las fuerzas electrostáticas en equilibrio.
10 ejemplos de conductores
En la sección anterior hemos dicho que los científicos sólo han sido capaces de crear carga eléctrica en materiales no metálicos y nunca en metales. Para entender por qué es así, hay que conocer mejor la naturaleza y la estructura de los átomos. En esta sección, discutimos cómo y por qué las cargas eléctricas se mueven -o no- a través de los materiales (Figura 1.2.1). En un capítulo posterior se ofrece una descripción más completa.
Figura 1.2.1. Este adaptador de corriente utiliza cables y conectores metálicos para conducir la electricidad desde la toma de corriente a un ordenador portátil. Los hilos conductores permiten que los electrones se muevan libremente a través de los cables, que están protegidos por goma y plástico. Estos materiales actúan como aislantes que no permiten que la carga eléctrica salga al exterior. (Crédito: modificación del trabajo de “Evan-Amos”/Wikimedia Commons)
Como se ha comentado en el apartado anterior, los electrones rodean al pequeño núcleo en forma de una (comparativamente) vasta nube de carga negativa. Sin embargo, esta nube tiene una estructura definida. Consideremos un átomo del conductor más utilizado, el cobre.