Domingo, 17 de abril de 2016
EL CAMPO ELÉCTRICO
Que es:
El campo eléctrico existe cuando existe una carga y representa el vínculo entre ésta y otra carga al
momento de determinar la interacción entre ambas y las fuerzas ejercidas. Tiene
carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de líneas de
campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial y saliente a dicha
carga. Si es negativa es radial y entrante.
Los campos eléctricos pueden tener su
origen tanto en cargas eléctricas como en magnéticos variables. Las primeras
descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb solo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James permitieron establecer las leyes
completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
La
definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de
Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre
distribuciones de carga en reposo relativo. Sin embargo, para cargas en
movimiento se requiere una definición más formal y completa, se requiere el uso
decuadrivectores y el principio de mínima
acción.
LINEA
DE CAMPO ELÉCTRICO
Una
carga eléctrica puntual q (carga de prueba) sufre, en
presencia de otra cargaq1 (carga fuente), una fuerza electrostática. Si
eliminamos la carga de prueba, podemos pensar que el espacio que rodea a la
carga fuente ha sufrido algún tipo de perturbación, ya que una carga de prueba
situada en ese espacio sufrirá una fuerza.
La perturbación que
crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante un
vector denominado campo
eléctrico. La dirección y sentido del vector campo eléctrico en
un punto vienen
dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría un
a carga
positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo
eléctrico
generado será un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa,
el campo estará dirigido
hacia la carga (b):
Campo eléctrico creado en el punto P por una carga de fuente q1 positiva
(a) y por una otra negativa (b).
El
campo eléctrico E creado por la carga puntual q1 en
un punto cualquiera P se define
como:
Donde q1 es
la carga creadora del campo (carga fuente), K es la constante
electrostática, r es la distancia desde la carga fuente al
punto P y ur es un vector unitario que va desde
la carga fuente hacia el punto donde se calcula el campo eléctrico (P). El
campo eléctrico depende únicamente de la carga fuente (carga creadora
del campo) y en el Sistema Internacional se mide en N/C o V/m.
En
la siguiente figura se representa una carga fuente q1 positiva
(campo eléctrico hacia afuera) y la fuerza que ejerce sobre una carga de prueba q positiva
(a) y sobre otra negativa (b):
El
campo eléctrico cumple el principio de superposición, por lo que el campo total
en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos creados en ese mismo
punto por cada una de las cargas fuente.
LINEAS DE CAMPO
El
concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael
Faraday (1791-1867). Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo
va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del
espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si
se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas
positivas y llegan a las cargas negativas:
Las líneas de campo creadas por una carga positiva están dirigidas hacia
afuera; coincide con el sentido que tendría la fuerza electrostática sobre otra
carga positiva.
Además, el
campo eléctrico será un vector tangente a la línea en cualquier punto
considerado.
Las
propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:
o El vector campo eléctrico es tangente
a las líneas de campo en cada punto.
o Las líneas de campo eléctrico son
abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el
infinito o en las cargas negativas.
o El número de líneas que salen de una
carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.
o La densidad de líneas de campo en un
punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.
o Las líneas de campo no pueden
cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores del campo
eléctrico distinto.
o A grandes distancias de un sistema de
cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el
sistema como una carga puntual.
CALCULO DE INTENSIDAD
Para poder interpretar
cómo es la intensidad del campo eléctrico producido por una carga eléctrica, se
emplea una carga positiva (por convención) de valor muy pequeño llamada carga
de prueba; de esta manera sus efectos, debido al campo eléctrico, se pueden
apreciar esa pequeña carga de prueba q se coloca en el punto del espacio a
investigar. Si la carga de prueba recibe una fuerza de origen eléctrico,
diremos que en ese punto del espacio existe un campo eléctrico cuya
intensidad E es igual a la relación dada entre la fuerza F y el valor de dicha
carga de prueba q.
La intensidad del campo eléctrico E es una magnitud vectorial, toda vez
que la fuerza F es una magnitud vectorial, toda vez que la fuerza F también lo
es, por ello, los campos eléctricos se suman vectorial-mente.
La dirección y sentido del vector E están dados por la dirección de la
fuerza F (un vector) que actúa sobre la carga de prueba positiva puesta en ese
punto. Esta fuerza se calcula según la Ley de Coulomb.
Las cargas q de prueba en la ley de Coulomb al dividirla por q, se simplifican
y te queda
E = ko Q / r²
Q es la carga que origina el campo eléctrico.
LEY DE GAUSS
LEY DE GAUSS
En física la ley
de Gauss, también conocida como teorema de Gauss, establece que
el flujo de
ciertos campos a través de una
superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo
que hay en el interior de la misma superficie. Estos campos son aquellos cuya
intensidad decrece como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de
proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.
Se aplica al campo electrostático y
al gravitatorio.
Sus fuentes son la carga eléctrica y
la masa,
respectivamente. También puede aplicarse al campo magnetostático.
Creditos:
-Hernández
Gallardo Francisco Javier
-Ley Borboa
Kevin Paul
-Kirk
López Héctor Andrés
-Navarro
Armenta Carlos Eduardo
-Osuna
Pérez José Carlos
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