Question

1) Las cargas se acumulan en el interior de un conductor y escapan de su superficie.
2) en las puntas de un conductor dada su menor superficie hay menos carga que en el resto.
3) en un conductor las cargas se trasladan con dificultad.

Answer 1

Hay que aclarar que estas tres proposiciones acerca de los materiales conductores son falsas.

En un material conductor hay una gran concentración de electrones libres, es decir, que logran salir espontáneamente de la influencia de los átomos a los que pertenecen. Los electrones se repelen con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos, de acuerdo a la Ley de Coulomb. Y debido a la gran movilidad que tienen los electrones en un material conductor, siendo la relación entre la movilidad μ y el campo eléctrico E que da la velocidad:

$v=\mu E$

que nos dice que si en un conductor las cargas tienen gran movilidad, las cargas se movilizan a gran velocidad, estas entonces se mueven por las fuerzas de repulsión hasta quedar concentradas en la superficie del material. Haciendo falsa la primera proposición.

De acuerdo a lo anterior, las cargas forman una distribución superficial en la superficie frontera del conductor, la cual en sus extremos es mayor, ya que además del área lateral, tenemos el área de la cara frontal del mismo, por lo que habría más carga en las puntas, haciendo falsa la segunda proposición.

La tercera proposición la podemos explicar desde el punto de vista de las estructuras electrónicas de los materiales conductores. Estas tienen dos características:

• La diferencia de energía entre la última capa y el espacio interatómico es muy pequeña haciendo que los electrones de valencia puedan abandonar sus átomos con mucha facilidad, haciendo que tengan una gran cantidad de electrones libres.
• El último nivel de energía tiene asimismo la mayoría de sus estados cuánticos libres, con lo que los electrones tienen muchas posiciones dentro de un mismo átomo en las cuales moverse.

Esto hace que en los materiales conductores las cargas tengan grandes movilidades, es decir se muevan con mucha facilidad, haciendo falsa la tercera proposición.