Download campo electrico

Document related concepts

Potencial eléctrico wikipedia, lookup

Campo magnético wikipedia, lookup

Ley de Gauss wikipedia, lookup

Campo eléctrico wikipedia, lookup

Línea de fuerza wikipedia, lookup

Transcript
Introducción
El campo eléctrico es la zona del espacio donde cargas eléctricas ejercen su influencia. Es decir que
cada carga eléctrica con su presencia modifica las propiedades del espacio que la rodea.
Intensidad de campo eléctrico
Definición:
Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen
eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el valor de la carga (carga exploradora,
elemental o testigo) colocada en dicho punto.
Consideraciones:
Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características
son:
 a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza
 b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por
un escalar positivo
 c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la
cual se aplica dicha fuerza. E=F/qo
 d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva
 e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del
campo y siempre se considera positiva.

Vectorialmente se puede expresar como
lo que nos estaría indicando dado que es un
producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si
ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos
contrarios.
Unidad de campo eléctrico
Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la
unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema S.I. (Sistema Internacional) es un Newton
(N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C
Campo creado por una Carga Puntual
Como el campo eléctrico tiene la expresión general de
y por la ley de Coulomb entonces
por lo tanto el valor del campo es directamente proporcional a la carga que lo genera e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia entre la carga puntual y el punto considerado.
En cuanto a la dirección y sentido del campo será como sigue:
La dirección es la definida por la carga y el punto considerado y el sentido será alejándose de la carga
generadora cuanto esta es positiva y apuntando hacia la carga cuando la misma es negativa.
Líneas de fuerza
La presencia de un campo eléctrico puede indicarse dibujando líneas de fuerza eléctricas al igual
que se indican en el campo gravitatorio, mediante líneas de fuerza gravitatorias.
Propiedades:
1) El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de fuerza en cada punto.
Como el número de puntos en el espacio es infinito, sólo se dibujan algunas líneas representativas y
que indican el campo, dibujando líneas continuas que empiezan o terminan en las cargas. Parten de
cargas positivas y llegan a cargas negativas.
Tomando superficies esféricas alrededor de las carga y un número fijo de líneas de fuerza podemos
calcular las que pasan por unidad de superficie (Recordando además que la superficie de una esfera es
4.p.r2).
2) En consecuencia el número de líneas de fuerza por unidad de superficie disminuye
en forma inversamente proporcional a r2 al igual que disminuye el campo eléctrico. Si adoptamos un
número fijo de líneas de fuerza para cierta carga puntual, la intensidad de campo eléctrico E estará
determinada por la densidad de líneas de fuerza.
Características de las líneas de fuerza.
1. El número de líneas que parten de una carga positiva o llegan a una negativa es proporcional a la
carga.
2. Las líneas se dibujan simétricamente saliendo o entrando en la carga puntual.
3.
Las líneas empiezan o terminan solamente en las cargas.
4. La densidad de líneas es proporcional a la intensidad de campo eléctrico.
5. El campo es tangente a la línea de fuerza.
6. Las líneas de fuerza no se cortan nunca. (unicidad del campo).
Calcula el campo eléctrico creado por una carga Q = +2 μC en un punto P situado a 30 cm de distancia
en el vacío. Calcula también la fuerza que actúa sobre una carga q = -4 μC situada en el punto P.
- Calculamos el campo eléctrico en el punto P:
- Calculamos la fuerza eléctrica que actúa sobre q:
F = q.E = 4.10-6 C.2.105.u N/C = -0,8.u N
La fuerza es atractiva, como corresponde a dos cargas de signo contrario. Su módulo es:
F = 0,8 N
Ejemplo 4:
Dos cargas puntuales, Q1 = +1 μC y Q2 = +3 μC, están situadas en el vacío a 50 cm una de la otra.
Calcula el campo eléctrico en un punto P situado sobre el segmento que une las dos cargas y a 10 cm de
Q1.
- Calculamos el campo eléctrico creado por Q1 en P:
E1 = 9.105.u1 N/C
- Calculamos el campo eléctrico creado por Q2 en P:
E2 = 1,7.105.u2 N/C El campo eléctrico resultante en el punto P es la suma vectorial de E1 y E2. Para
hallarlo tendremos en cuenta que u2 = -u1.
E = E1 + E2 = 9.105.u1 N/C + 1,7.105.u2 N/C
E = 9.105.u1 N/C - 1,7.105.u1 N/C
E = 7,3.105.u1 N/C
Su módulo es E = 7,3.105 N/C
CAMPO ELECTRICO
1. Hallar la intensidad del campo eléctrico, en el aire, a una distancia de 30 cm de la carga q1= 5x10-9c.
500 N/C
2. Hallar la intensidad del campo eléctrico en el aire entre dos cargas puntuales de 20x10-8 y -5x10-8C,
distantes 10cm. Haga lo mismo considerando que reemplaza la carga de -5x10-8 por una de 5x10-8C.
9x105 N/C, 54x104 N/C
3. Dos cargas eléctricas de 3 y –8 µC están a dos metros. Calcular la intensidad de campo en el punto
medio del trazo que une estas cargas. 9,9x104 N/C
4. Calcular la intensidad en un punto de un campo eléctrico si al colocar la carga de 48 C en él el
campo actúa con la fuerza de 1,6N. (1/3) x105 N/C
5. Calcular la intensidad del campo eléctrico en un punto situado a 18 km de una carga de 120 C.
0,03333 N/C
6. Hallar la intensidad del campo eléctrico en un punto del aire situado a 3 cm de una carga de 5x10-8C.
5x105 N/C
7. Calcular la intensidad del campo eléctrico en un punto del aire situado a 1 mu (10-9 metros) de un
núcleo atómico de helio cuya carga vale 2 electrones. 2,88x109 N/C
8. Hallar la aceleración de un protón en un campo eléctrico de intensidad 500 N/C. ¿Cuántas veces esta
aceleración es mayor que la debida a la gravedad? 4,8x1010 m/s2, 4,9x109
9. En un punto P del espacio existe un campo eléctrico E de 5x104 N/C, dirigido hacia la derecha. a) Si
una carga de prueba positiva de 1,5 µC, se coloca en P, ¿cuál será el valor de la fuerza eléctrica que
actúa sobre ella?, ¿en qué sentido se moverá la carga de prueba?, c) responda las preguntas (a) y (b)
suponiendo que la carga de prueba es negativa. 7,5x10-2 N; 7,5x10-2N
10. Dos cargas positivas de 1,5 µC y 3 µC, que están separadas 20 cm. ¿En qué punto será nulo el
campo eléctrico creado por esas cargas? entre ellas a 8,3 cm de la primera.