Campo Electrico

Campo Electrico

1. Introduccion

   • Tierra podemos asociarle un vector intensidad de campo gravitacional g
     • Es la aceleración gravitacional que adquiriría un cuerpo de prueba
       • Si m es la masa del cuerpo y F la fuerza gravitacional que obra sobre él, g
         • g = F/m
           • De la misma manera hablamos de un campo magnético en el espacio que rodea a un imán recto.
             • El espacio que rodea una varilla cargada parece estar afectado por la varilla y a este espacio lo llamamos campo eléctrico
               • Los conceptos de campo eléctrico y campo magnético son fundamentales (Resnick y Halliday, 1977, pp. 823-824)

2. Campo eléctrico.

   • Para definir operacionalmente
     • el campo eléctrico, colocamos un pequeño cuerpo de prueba que tenga una carga q0 (supuesta positiva)
       • examinar, y medimos la fuerza eléctrica F (si acaso hay alguna) que actúe sobre ese cuerpo
   • La intensidad
     • campo eléctrico E en el punto
       • Si en cierto punto, una diminuta carga eléctrica positiva (carga de prueba q0 + ) experimenta la acción de una fuerza de origen eléctrico
         • se muestra la figura
           • siendo newton sobre coulomb (N/C) la unidad del campo eléctrico
           • El campo eléctrico E es un vector y tiene la misma dirección y sentido del vector fuerza eléctrica F, ya que q0 + es un escalar.

3. Campo eléctrico de un grupo de cargas puntuales.

   • Una carga q positiva situado en el origen de coordenadas x y z
     • Para calcular el campo eléctrico, se utiliza las ecuaciónes
       • • (a) Campo eléctrico generado por una carga q negativa
           • • La dirección de la fuerza F está dirigida desde el punto p hacia el origen; debido a que son cargas de signos diferentes, las fuerzas se atraen, por tanto, el campo eléctrico E también tiene la misma dirección y sentido que F
         • b) Dirección de E para la carga (a)

4. Campo eléctrico de un dipolo eléctrico.

   • Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas de igual magnitud y signos opuestos, separados por una distancia 2a
     • • el campo eléctrico en el punto p producido por el dipolo eléctrico es: EP = E+ + E-, en forma vectorial EP = E+ - E-, en forma escalar
         • momento de dipolo eléctrico

5. Un dipolo en un campo eléctrico.

   • se puede considerar
     • como un vector p cuya magnitud es p = 2aq
     • cuya dirección está dirigida de la carga negativa a la positiva
     • • a) Un dipolo eléctrico en un campo externo uniforme.
         • siendo la magnitud de la fuerza igual a: F = qE. La fuerza neta que actúa sobre el dipolo es igual a cero, pero hay un momento neto (?) con respecto a un eje que pasa por 0.
           • Aplicando la fórmula de momento en el punto 0 producida por las dos fuerzas F y -F, tenemos:
       • b) Una vista en perspectiva para ilustrar que ? = p x E
         • Así, un dipolo eléctrico colocado en un campo eléctrico externo E experimenta un momento que tiende a alinearlo con el campo E.

6. Campo eléctrico para una distribución lineal, superficial y volumétrica de cargas.

   • Distribución lineal de cargas
     • Cuando las cargas se encuentran distribuidas uniformemente a lo largo de una línea recta (una barra)
       • Q = λ l
         • Q = carga total λ= densidad lineal de carga l = distancia total
           • Despejando λ
   • distribución superficial de cargas
     • Cuando las cargas se encuentran distribuidas uniformemente en una superficie, la carga total viene dado por:
   • distribución volumétrica de cargas
     • Cuando las cargas se encuentran distribuidas uniformemente dentro de un volumen, la carga total
       • Q = pV
         • Q = carga total p = densidad volumétrica de cargas V = volumen donde se encuentran las cargas
           • Despejando p

7. Representación geométrica del campo eléctrico.

   • Los siguientes gráficos nos muestra la geometria de las lineas de campo electrico
     • Líneas de campo eléctrico E, debido a una carga puntual positiva.
     • Líneas de campo eléctrico E, debido a una carga puntual negativa
     • Líneas de campo eléctrico E de un cuerpo con cargas eléctricas positivas y negativas
       • Líneas de campo eléctrico E para un dipolo eléctrico
         • Líneas de campo eléctrico E para dos cargas de igual signo (+)
           • • Líneas de campo eléctrico E para una lámina finita
             • Líneas de campo eléctrico E para una lámina infinita

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