Cuando una esfera conductora que tiene carga + 3e se pone en contacto con una esfera idéntica sin carga, ¿cuál será la carga final en cada una?

Answer 1

La respuesta a esta pregunta parecería muy simple, instintiva y directa si conoce los siguientes hechos:

1. Los flujos siempre que exista una diferencia de potencial entre dos puntos siempre que el medio entre los puntos esté conduciendo.
2. El potencial en la superficie de un conductor esférico depende inversamente del radio de la esfera y de la permitividad eléctrica del material.
3. La carga en un conductor esférico siempre se distribuye en la superficie.

Ahora, como se menciona en el enunciado del problema, las esferas son idénticas, lo que significa que tienen exactamente el mismo radio y tienen exactamente la misma permitividad, por lo tanto, para llegar a un punto donde el flujo de carga se detendría, alcanzarían el mismo potencial y Esto a su vez ocurriría cuando la carga en ambas esferas sea la misma.

Por lo tanto, la carga + 3e en la primera esfera se distribuirá por igual en ambas esferas cuando se ponen en contacto para llevarlas a un estado donde tengan el mismo potencial.

Por lo tanto, ambas esferas tendrán + 1.5e de carga.

Answer 2

Esta pregunta parece ser muy ingenua. Por un lado, parece estar tratando con macro-electrostática y reglas que son aplicables para la transferencia de carga a nivel macro. Pero la carga cuántica mencionada, por otro lado, es tan pequeña que deberíamos considerar la mecánica cuántica.

La física clásica no es válida en tales niveles cuánticos y no sé cómo responder esto usando la mecánica cuántica (desde QM, probablemente tendrá una respuesta en términos de función de distribución de probabilidad de electrones en lugar de un solo valor). Ni siquiera estoy seguro de si la pregunta tiene sentido en la perspectiva de la mecánica cuántica.