Fisica II Conduttore Dubbi
Sto studiando sul Mazzoldi fisica volume II (quello grande).
Capitolo sui conduttori.
Campo all'interno del conduttore nullo, E=0. Adesso prendo un elettrone e lo inserisco al centro del conduttore(suppongo un conduttore cubico). Questo per quanto detto non è soggetto ad alcuna forza e quindi rimane fermo al centro. Ora però non ho più E=0 e ne tanto meno questo si va a posizionare in superficie.
Se ne metto 2 di elettroni è chiaro il fatto che questi si vanno a posizionare in superficie, ma non è ancora assolutamente chiaro perché il campo interno è nullo.
Di sicuro se applico Gauss per ogni superficie all'interno mi viene flusso nullo il che indica che non c'è carica all'interno(eccetto per il primo caso), ma comunque rimane il fatto che il campo non è nullo.
Dove sto sbagliando?
Vi ringrazio in anticipo!
Capitolo sui conduttori.
Campo all'interno del conduttore nullo, E=0. Adesso prendo un elettrone e lo inserisco al centro del conduttore(suppongo un conduttore cubico). Questo per quanto detto non è soggetto ad alcuna forza e quindi rimane fermo al centro. Ora però non ho più E=0 e ne tanto meno questo si va a posizionare in superficie.
Se ne metto 2 di elettroni è chiaro il fatto che questi si vanno a posizionare in superficie, ma non è ancora assolutamente chiaro perché il campo interno è nullo.
Di sicuro se applico Gauss per ogni superficie all'interno mi viene flusso nullo il che indica che non c'è carica all'interno(eccetto per il primo caso), ma comunque rimane il fatto che il campo non è nullo.
Dove sto sbagliando?
Vi ringrazio in anticipo!
Risposte
Intanto, benvenuto sul forum! 
Poi. Stiamo parlando di un esperimento mentale, giusto? Benissimo. Però, anche se si tratta solo di immaginare, bisogna immaginare in modo consistente.
Tu prendi un "conduttore" e ci metti al centro un elettrone. Si direbbe che ci sia solo lui, giusto? E allora, questo "conduttore", di che cosa è fatto? Pare che sia vuoto... e quindi, che strano conduttore è? E cosa sarebbe la sua superficie? Perchè mai due elettroni dovrebbero fermarsi sulla superficie, che non esiste?
Insomma, se parli di conduttori, devi portarti dietro tutto il pacchetto delle loro caratteristiche reali, cioè per es. che contengono un numero enorme di cariche dei due segni, con alcuni elettroni che possono spostarsi, ecc. Se poi trovi ancora incongruenze, parliamone.
Poi. Stiamo parlando di un esperimento mentale, giusto? Benissimo. Però, anche se si tratta solo di immaginare, bisogna immaginare in modo consistente.
Tu prendi un "conduttore" e ci metti al centro un elettrone. Si direbbe che ci sia solo lui, giusto? E allora, questo "conduttore", di che cosa è fatto? Pare che sia vuoto... e quindi, che strano conduttore è? E cosa sarebbe la sua superficie? Perchè mai due elettroni dovrebbero fermarsi sulla superficie, che non esiste?
Insomma, se parli di conduttori, devi portarti dietro tutto il pacchetto delle loro caratteristiche reali, cioè per es. che contengono un numero enorme di cariche dei due segni, con alcuni elettroni che possono spostarsi, ecc. Se poi trovi ancora incongruenze, parliamone.
Ciao, grazie tantissime per la risposta.
Sono d'accordo con te, però se leggi il tomo di fisica II Mazzoldi non è che argomenta tanto di più.
Anzi non spiega proprio nulla. Molti dei libri di fisica universitari trattano questo argomento così.
Comunque sia il perché si dovrebbero fermare in superficie io lo visualizzo così.
RAGIONAMENTO PURAMENTE QUALITATIVO:
Mi immagino questo conduttore come se fosse composto da un reticolo di ioni(il motivo per cui non collassano tra loro è completamente sconosciuto a me, li immagino come se fossero tenuti distanti tra loro da delle molle). Per qualche motivo posso supporre che il campo da ione a ione sia costante quindi avendo questo reticolo ho che la risultante è nulla all'interno dello stesso. Appena arrivo lungo l'ultima fila (ai bordi) non posso più avere un campo nullo perché non ho un altra fila di elettroni che mi genera un campo uguale e contrario. Ah ovviamente niente di tutto questo è illustrato nel Mazzoldi.
Prendo due elettroni li inserisco in questo reticolo (lattice) ed è come se li avessi immersi nel vuoto. Ora questi cominciano ad allontanarsi tra loro come è naturale che sia. Giungi in superficie questi non scappano via perché è presente questo campo non nullo che li trattiene.
Il modello è molto simile al Drude-Lorentz spiegato sempre nello stesso libro. Notare che anche li vengono date per scontate tante cose, tipo: Perché le cariche positive non dovrebbero collassare tra loro? Nel modello sopra scritto l'ho giustificato con il modello a molle, però nei fatti non ho la minima idea se l'idea delle molle modelli correttamente la realtà.
Detto ciò ovviamente il dubbio del singolo elettrone permane.
Sono completamente consapevole che sto trattando l'argomento in modo estremamente semplicistico e sono altrettanto convinto che una trattazione quantitativa sia efficacie nel momento in cui il modello è chiaro almeno a livello intuitivo, cosa che evidentemente non è.
Sono d'accordo con te, però se leggi il tomo di fisica II Mazzoldi non è che argomenta tanto di più.
Anzi non spiega proprio nulla. Molti dei libri di fisica universitari trattano questo argomento così.
Comunque sia il perché si dovrebbero fermare in superficie io lo visualizzo così.
RAGIONAMENTO PURAMENTE QUALITATIVO:
Mi immagino questo conduttore come se fosse composto da un reticolo di ioni(il motivo per cui non collassano tra loro è completamente sconosciuto a me, li immagino come se fossero tenuti distanti tra loro da delle molle). Per qualche motivo posso supporre che il campo da ione a ione sia costante quindi avendo questo reticolo ho che la risultante è nulla all'interno dello stesso. Appena arrivo lungo l'ultima fila (ai bordi) non posso più avere un campo nullo perché non ho un altra fila di elettroni che mi genera un campo uguale e contrario. Ah ovviamente niente di tutto questo è illustrato nel Mazzoldi.
Prendo due elettroni li inserisco in questo reticolo (lattice) ed è come se li avessi immersi nel vuoto. Ora questi cominciano ad allontanarsi tra loro come è naturale che sia. Giungi in superficie questi non scappano via perché è presente questo campo non nullo che li trattiene.
Il modello è molto simile al Drude-Lorentz spiegato sempre nello stesso libro. Notare che anche li vengono date per scontate tante cose, tipo: Perché le cariche positive non dovrebbero collassare tra loro? Nel modello sopra scritto l'ho giustificato con il modello a molle, però nei fatti non ho la minima idea se l'idea delle molle modelli correttamente la realtà.
Detto ciò ovviamente il dubbio del singolo elettrone permane.
Sono completamente consapevole che sto trattando l'argomento in modo estremamente semplicistico e sono altrettanto convinto che una trattazione quantitativa sia efficacie nel momento in cui il modello è chiaro almeno a livello intuitivo, cosa che evidentemente non è.
Aggiungo dicendo che se potessi fornirmi un modello che contiene tutte le caratteristiche reali mi aiuteresti tantissimo. Da li potrei costruirmi la mia visione intuitiva di conduttore!
Il punto di vista quantitativo, una volta chiaro tutto a livello intuitivo, consiste nel calcolo di qualche integrale e nel caso dei circuiti(teoria dei circuiti) al più di alcune equazioni differenziali, cose molto fattibili.
Scusami per il secondo messaggio, ma purtroppo sono soggetto ad "approvazione dei moderatori" e non posso correggere il vecchio messaggio. Immagino che ciò sia dovuto poiché sono nuovo.
Il punto di vista quantitativo, una volta chiaro tutto a livello intuitivo, consiste nel calcolo di qualche integrale e nel caso dei circuiti(teoria dei circuiti) al più di alcune equazioni differenziali, cose molto fattibili.
Scusami per il secondo messaggio, ma purtroppo sono soggetto ad "approvazione dei moderatori" e non posso correggere il vecchio messaggio. Immagino che ciò sia dovuto poiché sono nuovo.
"abcd1234":
Aggiungo dicendo che se potessi fornirmi un modello che contiene tutte le caratteristiche reali mi aiuteresti tantissimo.
Una bella pretesa...
"abcd1234":
Scusami per il secondo messaggio, ma purtroppo sono soggetto ad "approvazione dei moderatori" e non posso correggere il vecchio messaggio. Immagino che ciò sia dovuto poiché sono nuovo.
Strano, risulta modificato tre volte...
Comunque: col tuo modello a molle mi sembri fuori strada.
In un metallo, il reticolo non è di ioni, ma di atomi, neutri. Mi sembra che tu abbia in mente il modello per es. del cloruro di sodio, ma anche lì, gli ioni mica sono tutti positivi (ci mancherebbe!), sono alternati, Na+ e Cl-; infine, anche se fossero tutti positivi, perchè poi dovrebbero collassare? Casomai esploderebbero...
Insomma, alla fine, per quel poco che ne so, un metallo è un reticolo di atomi; alcuni elettroni di ciascun atomo (credo pochi, uno o due) non sono legati ad un atomo specifico, ma sono liberi di passare dall'uno all'altro (elettroni di conduzione). Gli altri sono legati al loro atomo.
Gli elettroni non possono uscire semplicemente perchè il materiale circostante non è conduttore. Il meccanismo che ipotizzi tu è quello della tensione superficiale, ma credo che qui non c'entri niente.
Sul caso di un singolo elettrone extra in un conduttore, francamente non so cosa dirti. Tu dici che c'è un campo elettrico, ma l'elettrone non si muove? Ma a livello atomico di campi elettrici ce n'è una infinità, non credo che puoi trattare questo caso come se il conduttore fosse un continuum. E se poi la presunta anomalia cessa non appena gli elettroni extra sono DUE, beh, penso che si possa lasciar perdere...
L'ho modificato dopo la scrittura di quel messaggio, poiché dopo un po' me lo hanno approvato. Si hai ragione esploderebbero, ho sbagliato.
Ma il modello di drude-Lorentz non parla assolutamente di elettroni di conduzione(sempre inerente a quello che trovo scritto sul Mazzoldi). Parla esattamente di quello che ti ho scritto io sopra. Come faccio a giustificare il fatto che gli elettroni non scappano fuori o il fatto che il campo dentro sia nullo con quel modello?
Ma il modello di drude-Lorentz non parla assolutamente di elettroni di conduzione(sempre inerente a quello che trovo scritto sul Mazzoldi). Parla esattamente di quello che ti ho scritto io sopra. Come faccio a giustificare il fatto che gli elettroni non scappano fuori o il fatto che il campo dentro sia nullo con quel modello?
"abcd1234":
Ma il modello di drude-Lorentz non parla assolutamente di elettroni di conduzione(sempre inerente a quello che trovo scritto sul Mazzoldi). Parla esattamente di quello che ti ho scritto io sopra. Come faccio a giustificare il fatto che gli elettroni non scappano fuori o il fatto che il campo dentro sia nullo con quel modello?
non conoscevo il modello di Drude-Lorentz, ma, da quel che ho visto, effettivamente pare che non spieghi perchè gli elettroni restino confinati nel metallo. Se si comportassero come un gas, potrebbero andarsene...
Beh, che dire? La risposta più semplice è che il modello non è adeguato a spiegare tutto... mi pare che sia stato proposto per spiegare sostanzialmente la legge di Ohm, che, al di là della sua forma molto semplice, non è per niente ovvia.
Innanzi tutto grazie mille per le risposte.
Onestamente questo modello mi crea molti dubbi.
Non si capisce perché le cariche positive stiano li ferme.
Non si capisce perché gli elettroni non interagiscono tra di loro, ma solo con le cariche positive.
Ignorato tutto questo, si effettivamente può dedurre la legge di Ohm.
Mi piacerebbe sapere quale è un buon modello per un conduttore che possiamo usare oggi per visualizzare quanto meno i "banali" fenomeni della teoria dei circuiti. Sicuramente il Drude-Lorentz non basta.
Onestamente questo modello mi crea molti dubbi.
Non si capisce perché le cariche positive stiano li ferme.
Non si capisce perché gli elettroni non interagiscono tra di loro, ma solo con le cariche positive.
Ignorato tutto questo, si effettivamente può dedurre la legge di Ohm.
Mi piacerebbe sapere quale è un buon modello per un conduttore che possiamo usare oggi per visualizzare quanto meno i "banali" fenomeni della teoria dei circuiti. Sicuramente il Drude-Lorentz non basta.
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