Física - Electroestática

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Apunte de electroestática: Intensidad de Campo Eléctrico. Formas de campos eléctricos. Experimento de Faraday. Energía. Diferencia de potencial.

CAMPO ELECTRICO

F = G.m₁.m₂/d ² (3)

Intensidad de Campo Eléctrico

La intensidad de campo eléctrico E, es la fuerza por unidad de carga que va a operar sobre un punto cargado positivamente.

E = F/q (4)

Despejando la fuerza de la (4), para una q₁:

F = q₁.E (5)

Si de (1) tenemos:

F = k.q₁.q₂/d ² (1)

Reemplazando (5) en (1):

q₁.E = k.q₁.q₂/d ² Þ E = k.q₂/d ² (6)

Ejemplo:

E_B = k₀.q/d ² Þ E_B = 9.10⁹ N.m ².1 C/(1 m) ².C ² Þ E_B = 9.10⁹ N/C

E_C = k₀.q/d ² Þ E_C = 9.10⁹ N.m ².1 C/(2 m) ².C ² Þ E_C = 9.10⁹ N/4 C

E_C = E_B/4 # Ley de variación en función de la distancia,

en un campo eléctrico.

Supongamos que A emite 9.10⁹ líneas de campo eléctrico,como B es esfera, la superficie es:

4.π.r ² = 4.π.m ²

Entonces:

En B sería: 9.10⁹ líneas.4.π.m ² = 3,6.10⁹.π.m ² líneas

En C sería: 9.10⁹ líneas.16.π.m ² = 1,44.10¹⁰.π.m ² líneas

El número de líneas N que pasa por cualquier superficie esférica es:

N = 4.π.r ²/4.π. ε ₀.r ²

N = 4.π.r ².k₀.q/r ² como k₀ = 1/4.π. ε ₀

N = 4.π.r ²q/4.π. ε ₀.r ²

N = q/ ε ₀ = 4.π.k₀.q (Ley de Gauss)

El número de líneas no se pierde, es siempre el mismo y vale para cualquier geometría cerrada.

Formas de campos eléctricos

Se visualizan a través de líneas de fuerza.

Experimento de Faraday

La carga es conservativa. Al neutralizar las cargas internas, ya se habían creado la misma cantidad de cargas positivas en el exterior.

Ver esquema

Energía

Si se quiere mover B en un campo eléctrico, se necesita hacer trabajo. Si se gasta 1 J en llevar B de (+) a (-), hay 1 Volt de diferencia de potencial.

Diferencia de potencial

Es el trabajo realizado por unidad de carga transportada . Al circular partículas cargadas entre dos puntos de un conductor se realiza trabajo. La cantidad de energía necesaria para efectuar ese trabajo sobre una partícula de carga unidad se conoce como diferencia de potencial (V). Esta magnitud se mide en volts. Cuando una carga de 1 coulomb se desplaza a través de una diferencia de potencial de 1 volt, el trabajo realizado equivale a 1 joule. Esta definición facilita la conversión de cantidades mecánicas en eléctricas.

V = L/qÞ L = V.q

[V] = [L]/[q] Þ V = J/C

Un Volt es la diferencia de potencial entre dos puntos, tal que, se requiere un trabajo de un Joule para transportar una carga de un Coulomb de un punto al otro.

La Tierra, un conductor de gran tamaño que puede suponerse sustancialmente uniforme a efectos eléctricos, suele emplearse como nivel de referencia cero para la energía potencial. Así, se dice que el potencial de un cuerpo cargado positivamente es de tantos volts por encima del potencial de tierra, y el potencial de un cuerpo cargado negativamente es de tantos volts por debajo del potencial de tierra.