Campo Eléctrico

Campo Eléctrico

1. LEY DE COULOMB

   • La FUERZA (N) de atracción o repulsión ejercida mutuamente por dos cuerpos cargados es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
     • F = k · lql · lq'l / r^2
       • Si las cargas son del mismo signo, F tiene el mismo sentido que r
       • Si las cargas son de diferente signo, F tiene sentido opuesto a r
       • k: Constante eléctrica dependiente del medio.
         • En el vacío k= 9 ·10^9 N · m^2 · C^-2
         • k = 1 / 4 pi epsilon
           • Epsilon: constate dieléctrica o permitividad
     • La fuerza cumple el principio de superposición.
   • Concluye en que las cargas tienen dos propiedades fundamentales
     • Se conservan
     • Están cuantizadas ( E = múltiplo de la carga del electrón)

2. CAMPO ELÉCTRICO

   • Definición física
     • Perturbación del entorno que envuelve una carga
   • Definición matemática
     • E = Fe / lql = k · q / r^2 (N/C)
       • Si q es mayor que 0, el campo es repulsivo
       • Si q es menor que 0, el campo es atractivo
   • Cumple el principio de superposición
   • REPRESENTACIÓN GRÁFICA
     • Líneas de campo
       • Cargas positivas: Radiales y hacia fuera. FUENTE de líneas de campo
       • Cargas negativas: Radiales y hacia dentro. SUMIDERO de líneas de campo
   • Relación entre fuerza e intensidad de campo
     • F = q · E
       • Si q es mayor que cero, F y E tienen el mismo sentido
       • Si q es menor que cero, F y E tienen sentidos opuestos

3. ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

   • Trabajo de las fuerzas conservativas eléctricas
     • Variación Ep = - W
   • Ep = k · q · q' / r (J)
     • Si las cargas tienen el mismo signo, la Ep aumentará al acercarse estas
     • Si las cargas tienen distinto signo, la Ep será máxima en el infinito (Ep=0) y su valor disminuirá al acercarse estas

4. POTENCIAL ELÉCTRICO (V)

   • Energía potencial por unidad de carga en un punto de campo eléctrico
   • V = Ep / q = - integral de E · dr
   • Para una carga puntual: V = k · q/r
   • SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL: Lugar geométrico de los puntos del campo en los que el potencial toma el mismo valor

5. ENERGÍA POTENCIAL ELECTROSTÁTICA

   • Energía potencial dada por la interacción de cargas próximas entre sí
   • Energía potencial de una de las cargas por estar en el campo de la otra

6. TEOREMA DE GAUSS

   • Permite calcular el campo eléctrico en distribuciones simétricas o sencillas de carga
   • Flujo de campo: número de líneas de campo que atraviesan una superficie (N · m^2 · C^-1)
     • Variación de su cálculo según distintos casos
       • 1) E= cte, E y vector superficie (normal a la S) paralelos
         • Flujo = E · S (módulo por módulo)
       • 2) E=cte, ángulo formado por E y S difiere de 0º y 180º
         • Flujo = E · S · cos(E,S) = E · S (producto escalar de vectores)
       • 3) E no constante: Se toman pequeños valores de la superficie
         • d Flujo1 = E1 · dS1
           • Por tanto Flujo = sumatorio de flujos en superficies pequeñas del campo
   • TEOREMA DE GAUSS PARA CAMPO ELÉCTRICO: El flujo de campo eléctrico creado por una carga a través de una superficie CERRADA equivale a la carga total interior de la superficie entre la permitividad eléctrica del medio
     • Flujo = q / epsilon0
     • El campo en una superficie cerrada no depende de la superficie
     • El flujo no depende de la posición de la carga en el interior de la superficie
     • El flujo es nulo para cargas en el exterior de la superficie cerrada
     • El flujo total será igual a la suma de los flujos producidos por todas las cargas interiores
   • CÁLCULO DE CAMPOS SEGÚN EL TEOREMA DE GAUSS
     • Esfera conductora uniformemente cargada
       • Eext = qint / 4 pi r^2 epsilon0
       • Eint = 0
       • Vext = qint / 4 pi r epsilon0
       • Vint = cte = qint / 4 · pi · r esfera · epsilon0
     • Hilo de corriente conductor/conductor cilíndrico uniformemente cargado
       • E = qint / 2 pi r L epsilon0 = lambda / 2 pi r epsilon 0
         • lambda = q / L
           • L = longitud cilindro
     • Plano conductor uniformemente cargado
       • E = qint / epsilon0 · 2 · S = sigma / epsilon0 · 2
         • La intensidad es independiente de la distancia
       • V = E · d = sigma / 2 epsilon0 d
       • SUBCASO: En los condensadores, al haber una placa cargada positivamente y otra negativamente, al introducir una carga positiva los campos se suman

Images and files in the map