Eu li que em um capacitor com placas paralelas carregadas as linhas do campo elétrico são paralelas no meio, mas tendem a se dobrar para fora ( causando uma " franja ") em direção às extremidades das placas paralelas. Alguém pode explicar por que isso realmente acontece? Isso acontece devido à falta de simetria, que geralmente está presente em uma placa carregada infinitamente longa? É até certo ponto óbvio que o campo elétrico não é uniforme nas pontas, mas por que eles deveriam se curvar apenas para fora, não podem se curvar para dentro?
Comentários
- Pense sobre como as superfícies equipotenciais devem se parecer.
- Você pode fornecer uma explicação mais infalível? Não consigo entender.
Resposta
Como o campo é produzido? Por cargas na superfície. Se você for para o quadro quântico, é o excesso de elétrons em uma placa e o excesso de carga positiva (buracos) na outra placa. Pense no campo elétrico gerado por um elétron. Ele sai radialmente. Em um capacitor de placas infinitas, a adição dos campos, devido à simetria, torna-se vertical. Dadas as dimensões, os elétrons na borda terão linhas radialmente para fora, as cargas positivas na outra placa irão encontrá-los novamente radialmente para fora, porque essa é a geometria das cargas pontuais. Do lado que está no ar, não há campos a adicionar em direção à vertical e a forma é como a forma do campo em duas dimensões de um par de + -, na linha perpendicular à borda.
Resposta
Existem muitas maneiras de responder à sua pergunta, mas acho que uma das mais simples é a seguinte:
Suponha que não haja campo periférico quando um capacitor está armazenando carga.
Mova uma carga positiva de fora da placa negativa para fora da placa positiva.
Como não há campo periférico, o trabalho realizado para mover essa carga positiva entre as placas é zero, mas não pode ser, pois isso implicaria que não havia diferença de potencial entre as placas.
Com um campo de franja presente e mais fraco que o campo bem no interior do capacitor, mova uma carga positiva ao longo de uma linha de campo periférica da placa negativa para a placa positiva.
A diferença de potencial entre as placas é $ – \ displaystyle \ int ^ {\ large +} _ {\ large -} \ vec E \ cdot d \ vec s $ .
Embora o campo periférico seja mais fraco do que o campo profundo dentro do capacitor, o comprimento do caminho é correspondentemente larg er que resulta na mesma diferença de potencial.
Com a curva do campo para dentro, você obteria uma força de campo maior e um comprimento de caminho maior, ou seja, uma diferença de potencial maior.