fusion escribió:Mi duda es si las cargas en una esfera se distribuyen en la superficie o en el volumen.
hola las cargas están en un equilibrio de potenciales,
El de la atracción del núcleo de cargas opuestas,
El de su propia energía cinética,
El potencial o trabajo en elevar la tensión entre ellas , es decir lo que le llamas repelerse.
el resultado es que las cargas sobrantes o faltantes se ubican sobre la superficie, no muy alejadas de la última orbita estable de los átomos , más fácil de entender es que las comparte , y que el electrón sale de un átomo entra a otro y de este sale otro que continua moviéndose libremente.
fusion escribió:
Me parece deben estar en la superficie todas las cargas están en la misma posición relativa entre ellas (salvo que haya un campo externo)
Que todas estén equidistantes sería una idealización, en una superficie 3D solo tres cargas pueden ser equidistantes más cargas ya no serán equidistantes, lo que se haces es calcular es esa tensión entre cargas que las mantiene alejadas lo más posible unas de las otras, por simetría esférica se ve claramente que las cargas de una mitad de la esfera repelen a cualquiera de la otra mitad en cualquiera de los tres ejes, ergo, el lugar donde más alejadas entre si están es en la superficie.
fusion escribió:
Me refiero a que al estar las cargas equidistantes entre sí no hay diferencial de voltaje ni en la bola ni en la superficie,
No puede haber diferencial, si lo hubiera habría circulación de corriente, que como las cargas están libres rápidamente llegarían a destino, cesando entonces la corriente y distribuyendose de manera tal que el campo eléctrico en el interior del esfera sea nulo, haya o no un campo en el exterior, lo que cambia en ese caso es la densidad superficial de carga y si no lo hay , la densidad superficial es constante.
fusion escribió: aunque como he apuntado más tarde, posiblemente haya un espesor no cero de capas en la superficie para reducir la energía potencial del conjunto.
el espesor es el de las capas externas de electrones del metal que se trate. (Es claro que hablamos de materiales conductores.)
fusion escribió:Dado que el potencial E=KQ/R, cuanto más alejadas estén las cargas entre sí, pues mejor, por eso tenderán a irse hacia fuera, pero en cuanto hayan muchas igual se llenan capas internas
la primera parte tiene sentido, la segunda no , los electrones internos y de la superficie crean campo eléctrico y este los fuerza a ir a la superficie momento en el cual el campo eléctrico es nulo, y no hay electrones libres que se puedan mover en el interior..
fusion escribió:Hombre troglo, si la superficie es infinita cabrán infinitas cargas ¿no?
Correcto pero para ponerlas en tensión necesitas una fuente que te provea de infinitas cargas. Creo que debes abandonar los ideales e ir a lo práctico, una esfera de material tal, de diámetro tanto, rodeada de aire o no , cuantas cargas puede tener en superficie..., la respuesta es tantas como resista la conductividad del aire o medio que la rodee, hasta un punto con potencial menor, para agregar una carga adicional debes poner en contacto a la esfera con algo que tenga una tensión mayor a la de la esfera (o potencial mayor) luego entonces tiene un límite en lo que los materiales pueden almacenar energía como carga libre, ya te dieron el dato que más de 1000 millones de volts no es fácil de pasar , los rayos tienen menor potencial y polarizan las moléculas del aire, y lo vuelven conductor , realizando descargas instantáneas de varios km de longitud sin un conductor.
No hace falta más que cálculos electromagnéticos sencillos, para estimar un límite, la tensión entre cargas contiguas es igual al trabajo de acercar entre si todas las cargas cuando agregas la carga adicional.
Utiliza las unidades correctas y fíjate cual es la distancia entre electrones cuando el potencial E es 1e9V.
