Почему электрическое поле остается ограниченным проводом?

Когда я подсоединяю батарею к двум концам медного провода, электрическое поле, возникающее в проводе, будет следовать направлению провода, независимо от того, насколько причудливо изогнут провод. Как это произошло? Почему электрическое поле не вырывается из любой точки провода?

Я думаю, что нечто подобное происходит с магнитным полем, и оно концентрируется через такие материалы, как железо, в сердечнике трансформатора. Я тоже не знаю причины этого.

Предполагая, что провод имеет однородное сопротивление на единицу длины, ответьте на этот вопрос, ссылаясь на модели с распределенными элементами (а не на модели с сосредоточенными элементами).

1

Примечание: я знаю, что нельзя напрямую соединять клеммы аккумулятора с медным проводом, это может привести к возгоранию аккумулятора. Визуальное изображение — это всего лишь творческое представление моего вопроса.

Проводящий провод фактически вытесняет электрическое поле, которое существует только вне провода (мы говорим, что провод имеет эквипотенциальную поверхность). Совершенно очевидно, что ток течет по проводникам, а не по изоляторам. Вам нужно уточнить, о чем вы спрашиваете.
Нет, я спрашиваю о реальном проводе, с сопротивлением. Таким образом, потенциал продолжает падать вдоль провода. В таком проводе именно электрическое поле заставляет электроны двигаться, верно?
ХОРОШО. Но есть еще внешнее поле, это скорее проводник, искажающий поле. Дело не столько в том, что поле выбрасывается наружу, сколько в сопротивлении, пропускающем часть поля внутрь. Из закона Ома, V = IR, вы можете рассчитать падение потенциала поля на единицу длины провода.
Итак, неидеальные проводники впускают в себя некоторое электрическое поле. Связано ли это с тем, что разные магнитные материалы пропускают внутрь себя различное количество магнитных полей? Ссылаясь на это как на пример.
Нет, это скорее другое. Электрическим аналогом магнитной проницаемости является диэлектрическая проницаемость, которая не совпадает с проводимостью.

Ответы (1)

Это очень хороший вопрос. Процесс запуска тока в проводе на самом деле довольно сложен. Довольно многое происходит до того, как цепь замыкается: когда вы перемещаете провод к первой клемме батареи, он сталкивается с дипольным электрическим полем между двумя клеммами. Заряды текут по проводу, чтобы поддерживать его в эквипотенциальном состоянии, и это приводит к распределению заряда по внешней поверхности провода, отменяя внутри провода Е от батареи. Конечным результатом этого процесса является то, что между другой клеммой и дальним концом провода существует дипольное поле. (Конечно, мы предполагаем, что конфигурация электростатического заряда всегда может сделать провод эквипотенциальным, независимо от сложности пути, по которому он следует. Я не знаю никого, кто задавался бы этим вопросом, хотя тот факт, что ток будет продолжать течь до тех пор, пока поле внутри проводника делает это правдоподобным.

Затем, когда провод приближается ко второй клемме, тот же процесс продолжается, поддерживая провод как эквипотенциальный. Наконец, когда контакт установлен, скачок напряжения перемещается со скоростью света по цепи, инициируя протекание тока. Скачок напряжения ослабевает по мере его перемещения пропорционально встречаемому сопротивлению, и, вероятно, существует некоторое переходное колебательное поведение, прежде чем установится ситуация постоянного тока.

Я не знаю подробного интегрированного отчета об этом процессе, подкрепленного расчетами или моделированием, хотя он и является элементарным. Это просто предполагается. Проблема в том, что он детально зависит от конкретной геометрии, что делает возможным аналитический расчет только для нереалистичных упрощенных моделей.

Спасибо, это кажется мне жизнеспособным. Это аналогично тому, как ферромагнитные материалы притягивают магнитное поле внутрь своего тела? (Надеюсь, «тело» — правильный термин.) Я видел диаграммы, на которых изначально прямые линии магнитного поля сосредоточенно проходят через кусок железа.
@VedantBang Я думаю, что это не очень похоже на ферромагнитный случай, потому что «вытеснение поля» вызвано протеканием тока. Ферромагнитный пример более близок к распределению тока в неоднородном проводнике или распределению тока в куске материала несимметричной формы.
Почему электрическое поле остается ограниченным проводом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v