Создает ли провод с током электрическое поле снаружи?

В современных учебниках по электромагнетизму электрические поля при наличии стационарных токов считаются консервативными, т.е.

∇ × Е   знак равно   0   .
Используя это, мы получаем
Е | | вне   знак равно   Е | | в   ,
что означает, что у нас одинаковое количество электрического поля сразу за пределами провода!

Это правильно? Есть ли какие-то экспериментальные доказательства?

Ответы (9)

Вне проводника с током фактически существует электрическое поле. Это обсуждается, например, в статье Дж. Д. Джексона « Поверхностные заряды на проводах и резисторах играют три роли » в American Journal of Physics — июль 1996 г. — том 64, выпуск 7, стр. 855.

Цитируя Норриса У. Прейера, цитирующего Джексона:

Джексон описывает три роли поверхностных зарядов в цепях:

  1. для поддержания потенциала вокруг цепи,
  2. обеспечить электрическое поле в пространстве вокруг цепи,
  3. и обеспечить замкнутый поток тока.

Экспериментальная проверка была проведена Ефименко несколько десятилетий назад. Современная экспериментальная демонстрация представлена ​​Ребеккой Джейкобс, Алексом де Салазаром и Антонио Нассаром в их статье « Новый экспериментальный метод визуализации электрического поля из-за поверхностных зарядов на элементах схемы » в American Journal of Physics — декабрь 2010 г. — том 78. , Вып. 12, стр. 1432.

Мне как инженеру-электронщику это кажется тривиальной правдой. Рассмотрим высоковольтные линии электропередач... Что в этом такого?
@DirkBruere, провод под напряжением постоянного тока очень часто считают незаряженным, возможно, из-за теоремы, которая гласит, что в стационарной ситуации плотность заряда в проводнике исчезает. Конечно, электрическое поле внутри провода должно быть обусловлено какими-то зарядами, и единственное место, где они могут быть, это поверхность провода. Как только мы понимаем, что на проводе должны быть поверхностные заряды, присутствие электрического поля снаружи кажется естественным.

Я думаю, что на внешнем диаметре на расстоянии, стремящемся к нулю, электрическое поле будет таким же, как и внутри, но когда вы продвигаетесь дальше от кабеля к большему расстоянию, поле будет уменьшаться.

Если электроны выбрасываются из атома для создания постоянного тока в проводе, то ядра атомов, потерявших электрон, становятся положительно ионизированными, что создает положительное радиальное электрическое поле. Концептуально в теории электростатики это поле должно проникать по всему проводу и за его пределы. Однако сам высвобожденный электрон отрицательно ионизирован, что, в свою очередь, создает отрицательное радиальное электрическое поле, проникающее внутри и снаружи проводника с током.

Комбинированное электростатическое поле, создаваемое как внутри, так и снаружи провода, имеет потенциально нейтрализующие положительные и отрицательные компоненты. В концепции электростатики электрон и протон имеют абсолютно одинаковую величину заряда, поэтому поля как внутри, так и снаружи провода всегда должны быть нейтральными.

Однако предположение, стоящее за этой логикой, состоит в том, что когда частицы с одинаковыми положительными и отрицательными зарядами встречаются, все их радиальные силовые линии соединяются нейтрализующим образом. Однако, если пара все еще может так же сильно соединяться с другими зарядами поблизости, ответ будет противоположным и что электростатическое поле всегда существует как внутри, так и снаружи проводника с током.

Я ожидаю, что кто-то где-то должен был провести эксперименты с одним протоном и несколькими электронами, чтобы подтвердить эту дилемму. Если это так, то они должны были создать атом водорода с несколькими электронами, заполняющими одну или несколько его s,p,d,f-оболочек, но я еще не слышал о создании такого атома!

Позволять р 0 быть радиус провода. За р > р 0 у нас есть магнитное поле

Б ( т ) знак равно мю 0 2 π р я ( т )   .
Постройте прямоугольник из тонкой проволоки. р × Z : стороны р перпендикулярны оси проволоки, одна из Z находится внутри провода близко к поверхности (электрического поля там нет).

Индуцированное напряжение (в этом прямоугольнике!) тогда равно

U я знак равно г г т ∫ г р г Б г т   .
Интеграция производится из р 0 к р . это только внешний Z - сторона, где индуцируется напряжение. затем U я знак равно Е ( р ) Z , надо Е ( р ) ( Z исчезает!), теорема Ленца дает направление Е .

Это уравнение верно для электростатики. Внутри электрически нейтрального провода с током электрическое напряжение, параллельное проводу, равно нулю. Так что вне провода тоже ноль.

Что еще более важно, закон Гаусса скажет вам, что компоненты, перпендикулярные проводу, также должны быть равны нулю.

Таким образом, электрическое поле везде равно нулю для электрически нейтрального провода с током.

тогда что такое Е в уравнении Дж знак равно о Е всегда у нас внутри ток, который, кстати, имеет нулевой поток через каждую замкнутую поверхность внутри провода!!
Для короткого провода на длину л , Е л знак равно В . Но для длинного провода, л → ∞ так Е → 0 . Для короткого провода электрическое поле не везде равно нулю.
Алек, для длинных проводов нужно использовать более высокое напряжение, чтобы поддерживать электрическое поле и, следовательно, ток одинаковым. Ваш ответ неверен; электрическое поле существует как внутри, так и снаружи провода.
Для поддержания потока электронов в проводнике с током должна существовать разность потенциалов. Двигаясь из А в В по длинному проводу, электрон должен испытать одинаковое падение потенциала независимо от пути. Поэтому, если он покидает провод, он должен испытать Δ В знак равно ∫ Е ⋅ г с - и если линейный интеграл поля конечен, поле должно быть конечным.

Ваша проблема ясно и всесторонне рассмотрена Хансом де Врисом в:

http://chip-architect.com/physics/Magnetism_from_ElectroStatics_and_SR.pdf

Квинтэссенция состоит в том, что провод с током кажется электростатически заряженным наблюдателю, находящемуся в движении относительно этого провода, даже когда тот же самый провод с током кажется незаряженным наблюдателю, находящемуся в состоянии покоя относительно этого провода. Наблюдаемое электрическое поле идентично полю, определяемому формулой Лоренца E = v X B. Для простоты пренебрегаем сопротивлением провода и предположим, что провод сверхпроводящий.

Ответы только по ссылкам - плохой ответ. Сайты Stack Exchange стремятся быть хранилищами хороших вопросов с хорошими ответами, а не фермами ссылок.

Экспериментальное доказательство наличия электрического поля вне провода с током может быть получено путем измерения напряжения между любыми двумя точками вдоль провода.

Ненулевое напряжение будет доказательством существования электрического поля.

Металлический провод электростатически нейтрален, подвижные отрицательные заряды равны сильно связанным положительным зарядам, поэтому результирующее электрическое поле везде равно нулю.

Он не может быть равен нулю везде, иначе отрицательные заряды не двигались бы.

Боже, как будто Максвелла и Фарадея никогда не существовало! Помните, проводник с током создает концентрическое магнитное поле. Это будет сопровождаться радиальным электрическим полем.

Кажется, это не отвечает на вопрос, касающийся экспериментального доказательства Е ∥ о ты т знак равно Е ∥ я н в проводе.
Первоначальный вопрос звучал так: «Производит ли провод с током внешнее электрическое поле?» Как я уже сказал, провод с током создает концентрическое магнитное поле вокруг поперечного сечения провода. Следовательно, существует радиальное электрическое поле, исходящее от поверхности провода. Именно это и приводит к возникновению короны вокруг проводов, если поле Е > диалектической пробойной прочности окружающей среды (обычно воздуха). Кроме того, вопрос приравнивает параллельные или тангенциальные компоненты поля Е. Нас интересует именно перпендикуляр или радиал в случае цилиндрической проволоки.
Почему концентрическое статическое магнитное поле должно сопровождаться радиальным электрическим полем? Какой суммарный заряд заключен в гауссовом цилиндре вокруг проволоки, чтобы создать это радиальное поле?
Создает ли провод с током электрическое поле снаружи?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v