CARGA Y CAMPO ELECTRICO

CARGA Y CAMPO ELECTRICO

1. campo electrico

   • Descripción del campo eléctrico
     • Ley de Gauss
       • Para conocer una de las propiedades del campo eléctrico se estudia qué ocurre con el flujo de este al atravesar una superficie "gaussiana" cerrada, es decir una superficie tal que en cada trozo infinitesimal de superficie esté bien definida su orientación.
     • Ley de Faraday
       • En 1821, Michael Faraday realizó una serie de experimentos que lo llevaron a determinar que los cambios temporales en el campo magnético inducen un campo eléctrico. Esto se conoce como la ley de Faraday.
   • Expresiones del campo eléctrico
     • Campo electrostático (cargas en reposo)
       • Un campo electrostático no depende del tiempo, es decir es estacionario. Para este tipo de campos la Ley de Gauss todavía tiene validez debido a que esta no tiene ninguna consideración temporal, sin embargo, la Ley de Faraday debe ser modificada.
     • Campo electrodinámico (movimiento uniforme)
       • El campo eléctrico creado por una carga puntual presenta isotropía espacial, en cambio, el campo creado por una carga en movimiento tiene un campo más intenso en el plano perpendicular a la velocidad de acuerdo a las predicciones de la teoría de la relatividad.
     • Líneas de campo
       • Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto.
     • Campo electrodinámico (movimiento acelerado)
       • El campo de una carga en movimiento respecto a un observador se complica notablemente respecto al caso de movimiento uniforme si además de un movimiento relativo la carga presenta un movimiento acelerado respecto a un observador inercial.
   • Energía del campo eléctrico
     • Un campo en general almacena energía y en el caso de cargas aceleradas puede transmitir también energía (principio aprovechado en antenas de telecomunicaciones). La densidad volumétrica de energía de un campo eléctrico está dada por la expresión siguiente:
       • • Por lo que la energía total en un volumen V está dada por:
   • Definición
     • Definición mediante la ley de Coulomb
       • Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia
     • Definición formal
       • La definición más formal de campo eléctrico, válida también para cargas moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz, surge a partir de calcular la acción de una partícula cargada en movimiento a través de un campo electromagnético.

2. Carga

   • Unidades de medida
     • En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb
       • Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio
       • corresponde con:
         • 1 culombio = 6,242 x 10 18 electrones libres
   • Historia
     • Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y plumas pequeñas.
     • En 1600 el médico inglés William Gilbert observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero.
     • El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray.
     • in embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX cuando estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday
     • Posteriormente, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.
   • Naturaleza de la carga
     • Carga eléctrica elemental
       • Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e.
   • Propiedades de las cargas
     • Principio de conservación de la carga
       • establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.
     • Invariante relativista
       • o quiere decir que todos los observadores, sin importar su estado de movimiento y su velocidad, podrán siempre medir la misma cantidad de carga.
   • Densidad de carga eléctrica
     • Densidad de carga lineal
       • Se usa en cuerpos lineales
     • Densidad de carga superficial
       • Se emplea para superficies
     • Densidad de carga volumétrica
       • Se emplea para cuerpos que tienen volumen.

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