Campo eléctrico dentro de un conductor

Cuando un conductor se coloca en un campo eléctrico externo, las cargas libres en el conductor se redistribuyen y alcanzan muy rápidamente el equilibrio electrostático. La distribución de carga resultante y su campo eléctrico tienen muchas propiedades interesantes que pueden investigarse con la ayuda de la ley de Gauss.

Supongamos que se coloca un trozo de metal cerca de una carga positiva. Los electrones libres del metal son atraídos por la carga positiva externa y migran libremente hacia esa región. Esta región tiene entonces un exceso de electrones sobre protones en los átomos, mientras que la región desde donde han migrado los electrones tiene más protones que electrones. En consecuencia, el metal desarrolla una región negativa cerca de la carga y una región positiva en el otro extremo. Esta separación de igual magnitud y tipo opuesto de carga eléctrica se llama polarización. Los electrones migran hacia atrás y neutralizan la región positiva si se elimina la carga externa. La polarización del metal ocurre sólo en presencia de cargas externas.

Cuando un conductor está polarizado, se crea un campo eléctrico inducido dentro del conductor opuesto al campo externo. Esto significa que el campo neto dentro del conductor difiere del campo exterior y es una suma vectorial de los campos debidos a la carga externa y a las densidades de carga superficial inducida. Los electrones libres migran continuamente bajo el campo eléctrico externo hasta que el campo eléctrico inducido se vuelve igual en magnitud al campo externo y se establece el equilibrio electrostático. Por tanto, el campo eléctrico neto dentro del conductor en equilibrio electrostático es cero. Según la ley de Gauss, si el campo eléctrico neto dentro de un conductor es cero, entonces no hay carga neta encerrada por una superficie gaussiana que está únicamente dentro del volumen del conductor. Por tanto, la carga neta dentro del conductor también es cero.