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FÍSICA II
GRADO
Ingeniería Mecánica
Tema 1. Campo electrostático en el vacío.
Potencial eléctrico
Prof. Norge Cruz Hernández
Tema 1. Campo electrostático en el vacío.
Potencial eléctrico (5 horas)
1.1 Introducción
1.2 Fenómenos eléctricos. Carga eléctrica. Ley de Coulomb.
1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una
carga puntual.
1.4 Principio de superposición. Campo eléctrico creado por una
distribución continua de carga.
1.5 Flujo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones.
1.6 Carácter conservativo del campo eléctrico. Potencial electrostático
y energía potencial electrostática
Bibliografía
Clases de teoría:
- Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman
ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11.
Clases de problemas:
-Problemas de Física General, I. E. Irodov
-Problemas de Física General, V. Volkenshtein
- Problemas de Física, S. Kósel
-Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V.
D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva.
Libros de consulta:
-Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.
Campo de una carga colocada en una cavidad dentro de un conductor.
q
q
Campo en la superficie de un conductor
  Qenc
 E  dS 
0
S
A
EA 
0

E
0
Prueba experimental de la ley de Gauss
Toda la carga debe pasar al
recipiente exterior
Experimento realizado por Michael Faraday: “experimento del recipiente
de hielo de Faraday”
Jaula de Faraday
Principio de funcionamiento de
blindaje electrostático.
La jaula metálica te protegerá
de descargas peligrosas
Aplicaciones del Teorema de Gauss.
Teorema de Gauss
El flujo del campo eléctrico total a través de una superficie cerrada es
igual a la carga eléctrica total (neta) presente en el interior de la
superficie, dividida entre ε0.
  Qenc
   E  dS 
0
S
  q
 E  dS 
S
0
Carl Friedrich Gauss
(1777-1855)
Campo de una esfera conductora con carga.
r
  Qenc
 E  dS 
S
0
1 Qenc
E
40 r 2
-Es un conductor, el campo en
interior es nulo, y la carga estará
en la superficie.
-Simetría esférica, la carga se
debe distribuir uniformemente en
la superficie.
-Simetría esférica, el
eléctrico debe ser radial.
campo
-Simetría esférica, en cualquier
dirección el campo solamente
dependerá de r, medial hasta el
centro de la esfera.
Campo de una distribución lineal de carga. La línea es infinita.
  Qenc
 E  dS 
S
0
l
E 2rl 
0

E
20 r
Campo de una distribución superficial de carga en un plano.
  Qenc
 E  dS 
S
0
S
E 2S 
0

E
2 0

R 
E R 




 
1
1 

 lim R 
2
2



R
0


2  1 
x



E R 


2 0
2R
P 
x
E
Campo de una esfera carga volumétricamente uniforme.
  Qenc
E

d
S


0
S
rR
3
4


r
2
3
E 4r 
0
1 Qr
E
3
40 R
1
Q
rR E
2
40 r