04-Campo dentro de un conductor
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Ya sabemos que en condiciones electrostáticas (cargas en reposo), el campo eléctrico en el interior de un conductor macizo es rigurosamente nulo. Si extendemos este principio a conductores huecos, descubrimos el fenómeno del "apantallamiento electrostático", que nos permite aislar completamente una región del espacio de cualquier perturbación eléctrica exterior.
1. El conductor hueco y el apantallamiento electrostático
Imaginemos un conductor de forma irregular que, en lugar de ser macizo, es hueco (tiene una cavidad en su interior vacía de carga). Al someter este conductor a un campo eléctrico externo, los electrones libres de su superficie se reacomodan para anular el campo en el "espesor" del metal.
Como consecuencia directa de que el campo en la masa del conductor es nulo, el campo en la cavidad hueca interior también debe serlo. El hecho de que el campo dentro de un conductor cerrado sea nulo es el fundamento de lo que se conoce con el nombre de apantallamiento electroestático o Jaula de Faraday.
Gracias a este principio, cualquier dispositivo, equipo electrónico de medición o persona puede aislarse completamente de la influencia de campos u otras cargas eléctricas exteriores simplemente rodeándolo de un conductor cerrado.
2. Detalle teórico fino: "reflejo" de la carga
Sabemos que si la cavidad está vacía, el campo interior es nulo. Pero, ¿qué pasa si por algún medio logramos introducir una carga puntual
Si bien el campo dentro del "espesor" del conductor (donde no hay desplazamiento de cargas) sigue siendo siempre nulo, la carga
El proceso analítico es el siguiente (usando Gauss):
- La carga
en la cavidad atrae a los electrones libres del conductor. - Estos electrones se acumulan en la pared interior de la cavidad, formando una carga inducida exactamente igual a
(para que el flujo eléctrico se anule en el interior del metal). - Como el conductor originalmente era neutro y le "robamos" electrones para mandarlos a la pared interior, la pared exterior del conductor queda con un déficit de electrones, manifestando una carga de
. - Conclusión: Para un observador externo, es como si la carga original de la cavidad se hubiera traspasado mágicamente a la superficie exterior del conductor.