CAMPOS ELÉCTRICOS

CAMPOS ELÉCTRICOS

1. PROPIEDADES

   • Gracias a los experimentos de Benjamín Franklin se descubrieron dos tipos de cargas
     • Electrón
     • Protón

2. FUERZA ELÉCTRICA

   • La fuerza existe entre objetos con carga eléctrica
     • Gracias a los experimentos de Benjamin Franklin se descubrieron dos de los tipos de cargas eléctricas
       • Con base en estas observaciones, se puede concluir que cargas de un mismo signo se repelen y cargas de signos opuestos se atraen
         • POSITIVA
           • PROTÓN
         • NEGATIVA
           • ELECTRÓN
   • Ley de Coulomb
     • Charles Coulomb midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre objetos cargados; para hacerlo usó la balanza de torsión, que él inventó
       • Gracias a la experimentación es posible encontrar que la magnitud de una fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales está dada por la ley de Coulomb:
         • El valor de la constante de Coulomb depende de la elección de las unidades
           • Además esta constante se expresa como
           • La constante de Coulomb ke en unidades del SI tiene el valor
       • Carga y masa de los Electrones, Protones y Neutrones

3. PARTÍCULA EN UN CAMPO (ELÉCTRICO)

   • El concepto de campo fue desarrollado por Michael Faraday (1791-1867) en el contexto de las fuerzas eléctricas
     • En este enfoque, se dice que existe un campo eléctrico en la región del espacio que rodea al objeto cargado: la carga fuente
       • La presencia del campo eléctrico se puede detectar colocando una carga de prueba en el campo y anotando la fuerza eléctrica sobre ella
         • Si se coloca una carga arbitraria q en un campo eléctrico E, éste experimenta una fuerza eléctrica dada por
           • la carga de la fuente del campo es a menudo similar en magnitud a la carga colocada en el campo
             • Para calcular el campo eléctrico en un punto P debido a un pequeño número de cargas puntuales
               • Primero determine los vectores del campo eléctrico en P, uno por uno usando la ecuación anterior
                 • En seguida súmelos en forma vectorial
                   • donde ri es la distancia desde la i-ésima carga fuente qi hasta el punto P y r⁄ i es un vector unitario dirigido de qi hacia P.
       • El campo gravitacional g en un punto en el espacio debido a una fuente particular fue definido, como igual a la fuerza gravitacional F que actúa sobre una partícula de prueba de masa m dividida entre esa masa: g = F/m
         • expresado en términos de una masa fuente, generalmente se configura por un objeto cuya masa es enorme en comparación con la de un objeto colocado en el campo.
   • Las fuerzas de campo actúan a través del espacio y producen algún efecto, aun cuando no exista contacto físico entre los objetos que interactúan
     • Puede ser modelada como un proceso de dos pasos:
       • Una partícula fuente establece un campo
       • Una partícula cargada interactúa con el campo y experimenta una fuerza.

4. LINEAS DE CAMPO ELÉCTRICO

   • PROPIEDADES
     • El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
     • Las líneas de campo eléctrico son abiertas
       • salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito
       • salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminanen las cargas negativas.
     • El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.
     • La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto
     • Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campo eléctrico distintos.
     • A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.
   • Establecidas por primera vez por Faraday, las cuales relacionan el campo eléctrico con una región del espacio
     • En el caso de una carga puntual positiva, las líneas son radiales hacia afuera
     • Para una carga puntual negativa, las líneas son radiales hacia adentro.

5. Movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme

   • Cuando una partícula con carga q y masa m se coloca en un campo eléctrico E, la fuerza eléctrica ejercida sobre la carga es qE
   • Si esta es la única fuerza ejercida sobre la partícula, es muy posible que se trate de la fuerza neta
     • para la aceleración de la partícula se tiene la siguiente fórmula
     • Si E es uniforme (En magnitud y dirección) y la partícula se mueve libremente, la fuerza eléctrica sobre la partícula es constante y se puede aplicar el modelo de partícula bajo aceleración constante
       • La partícula en esta situación se describe bajo tres análisis de modelos
         • Partícula en un campo
         • Partícula bajo una fuerza neta
         • Partículas en aceleración constante

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