Download Movimientos de una carga en un campo eléctrico uniforme

MOVIMIENTO Y ENERGÍAS DE UNA CARGA QUE SE MUEVE EN UN CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME
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La fuerza eléctrica sobre la carga es constante ( F e = q E ) desto da lugar a una aceleración
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constante, a =
→
Fe
m . El movimiento de la carga dependerá de su velocidad inicial.
Casos posibles:
 Velocidad inicial con la misma dirección y sentido del campo eléctrico. Si la carga es
positiva su movimiento será rectilíneo y uniformemente acelerado (MRUA). Si la carga es negativa
su movimiento será rectilíneo y uniformemente retardado (MRUR) hasta que se anule su velocidad
y después MRUA.
 Velocidad inicial con la misma dirección y sentido contrario al campo eléctrico. Si la
carga es positiva su movimiento será rectilíneo y uniformemente retardado (MRUR) hasta que se
anule la velocidad y después acelerado. Si la carga es negativa su movimiento será rectilíneo y
uniformemente acelerado (MRUA).
 Velocidad inicial nula. El movimiento será rectilíneo y uniformemente acelerado
(MRUA). Si la carga es positiva el movimiento será en la dirección y sentido del campo y si es
negativa en sentido contrario.
 Velocidad inicial que forma un cierto ángulo con el campo eléctrico (diferente de 00 y de
1800). Hay varias posibilidades pero en todos los casos el movimiento resultante se obtiene
sumando un movimiento rectilíneo y uniformemente variado (MRUV) y un rectilíneo y uniforme
(MRU) [movimiento con trayectoria parabólica].
" E apunta hacia potenciales decrecientes"
(
) Aumenta V
E
dV=-E.dr
Disminuye V (
)
La energía potencial eléctrica es igual a la carga por el potencial eléctrico (E P e = qV)
Como la única fuerza sobre la carga es la eléctrica (conservativa), la
energía mecánica de la partícula cargada se conservará en todos los casosd
E M =constante y E M = E C + E P e = 0 d
E P e = −E c
El movimiento explicado arriba justifica las variaciones de la velocidad y por tanto de la
energía cinética. La energía mecánica es la suma de potencial eléctrica y cinética, y el que aumente
una u otra depende del movimiento de la carga [la suma de las variaciones ha de ser 0 y por tanto el
aumento de una ha de coincidir con la disminución de la otra y viceversa].
Todo lo anterior tiene un análisis sencillo si la velocidad inicial es nula (consideramos un
desplazamiento igual a d):
Si la carga es positiva (q>0) se mueve con el sentido del campo eléctrico ddisminuye V
( V = −Ed) y disminuye la energía potencial eléctrica: E P e = − q Ed. La energía cinética
aumentará en q Ed.
Si la carga es negativa (q<0) se mueve en sentido contrario del campo eléctrico daumenta V
(V = Ed) y disminuye la energía potencial eléctrica : E P e = − q E d
La energía cinética aumentará en q Ed.
Para velocidad inicial nula la partícula busca disminuir su EPe