Campo electrico


Tema 1: EL CAMPO ELECTRICO

1.1.- Fuerzas entre cargas en reposo: Ley de Coulomb. Características de la interacción entre dos cargas puntuales.

1.2.- Interacción de un conjunto de cargas puntuales, Principio de superposición.

1.3.- Campo eléctrico de una carga puntual y de un conjunto de cargas.

1.4.- Energía potencial electrostática de una carga en presencia de otra. Superposición.Potencial electrostático.

1.5 Relación entre campo y potencial.






1.1.- Fuerzas entre cargas en reposo: Ley de Coulomb. Características de la interacción entre dos cargas puntuales.
Ley de Coulomb: dos cargas eléctricas en reposo se atraen o se repelen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.:donde Q1 y Q2 son los valores de las cargas eléctricas que se atraen o repelen, r es la distancia que las separa, es el vector unitario que se encuentra sobre la línea que une ambas cargas (y que va dirigido de la carga que crea el campo hacia la que recibe la fuerza) y K es una constante de proporcionalidad que depende del sistema de unidades elegido y del medio (aire, vidrio, agua, etc.) enque se encuentren las cargas (por lo que no es una constante universal). La constante K se expresa de la manera siguiente:

siendo ε la permitividad dieléctrica del medio.

Características de las interacción entre dos cargas puntuales:
1. La fuerza electrostática de atracción o de repulsión dada por la ley de Coulomb es, al igual que la fuerza de atracción gravitatoria, es una fuerza de carácterconservativo y central y siempre que las cargas sean puntuales o los cuerpos tengan formas esféricas.
2. La fuerza electrostática tiene carácter vectorial; al calcularla, podemos obtener un vector con el mismo sentido que o con sentido contrario, dependiendo de si ambas cargas son de distinto signo (fuerza de atracción) o de signo contrario (fuerza de repulsión).
3. El elevado valor de K encomparación con el de G hace que la fuerza gravitatoria, o peso, sea despreciable en comparación con la fuerza eléctrica.
4. A partir de la ley de Coulomb se establece el culombio (C) como unidad de carga en el S.I. Se dice que una partícula tiene una carga de 1 C cuando es atraída (o repelida) por otra carga igual que este situada a 1 m de distancia con una fuerza de 1 N.

1.2.- Interacción de unconjunto de cargas puntuales, Principio de superposición.
Las evidencias experimentales permiten afirmar que:
La fuerza de interacción entre dos cargas puntuales no varía en presencias de otras.
La fuerza resultante es igual a la suma vectorial de las fuerzas individuales.
A esto se le conoce como principio de superposición.


por tanto







1.3.- Campo eléctrico de una carga puntual y de unconjunto de cargas.
El campo eléctrico es creado por una carga eléctrica Q, y se define como la zona del espacio alrededor de dicha carga en la que cualquier otra es atraída o repelida con una fuerza dada por la ley de Coulomb. Podemos definir la intensidad del campo eléctrico () o, simplemente, campo eléctrico, en cualquier punto como la fuerza que actúa sobre una unidad de carga de prueba positivasituada en dicho punto:

De la definición anterior se deduce que:
La unidad del campo eléctrico en el S.I. es el N/C.
Los vectores intensidad de campo y fuerza son de la misma dirección y sentido si la carga de prueba es positiva, y de sentidos opuestos si dicha carga de prueba es negativa.



Para dibujar el vector campo en un punto se abandona imaginariamente en dicho punto la unidad de cargapositiva: la dirección y el sentido de la fuerza que actúe sobre ella indica la dirección y sentido del vector campo eléctrico:
Propiedades del vector campo eléctrico:
1. Es un campo central, pues está dirigido desde o hacia la carga Q que crea el campo, y su intensidad disminuye conforme nos alejamos de él.
2. Depende del medio en el que se encuentren las cargas que interactúan: la constante de...