Campo electrico

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LABORATORIO Nº 3

EL CAMPO ELECTRICO

I.- OBJETIVOS:

➢ Estudiar las caracteristicas principales del campo electrico.

➢ Obtener experimentalmente las superficies equipotenciales.

➢ Trazar las lineas de fuerza en las vecindades de una determinada configuracion de conductores electricamente cargados.

➢ Realizar el trazado del patrón de líneas equipotenciales, y delíneas de fuerza del campo eléctrico para varios sistemas de carga eléctrica.

II.- EXPERIMENTO:

A.- MODELO FISICO:

El campo eléctrico, en física, es un ente físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual devalor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica [pic]dada por la siguiente ecuación:
Se muestra en color rosa la suma de los campos de las cargas individuales; [pic]
En los modelos actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético Fμν.[2]
Los campos eléctricos puedentener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación delcampo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino a través de la ponderación de la fuerza actuante sobre alguna carga. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es newton por culombio (N/C), voltio por metro (V/m) o, en unidadesbásicas, kg·m·s−3·A−1.
*Definición mediante la ley de Coulomb
Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la interacción entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:
[pic]
donde el factor [pic]se introduce en el sistema internacional para correcciones de unidades, q1 y q2 son las cargas que interactúan, [pic]es la distancia entre las cargas y[pic]es el unitario en la dirección [pic]. Nótese que en la fórmula se está usando ε0, esta es la permitibilidad en el vacío. Para calcular la interacción en otro medio es necesario cambiar la permitibilidad de dicho medio. (ε = εr.ε0)
Una carga puntual P es sometida a una fuerza en direccion radial [pic]por unadistribucion de carga λ en forma de diferencial de linea (dL), lo que produce un campo eléctrico. [pic]
Sin embargo en la física, para eliminar la idea de que la acción que ejerce una fuerza a distancia es instantánea, se introduce el concepto de campo. Así, el campo eléctrico es la distorsión que sufre el espacio debido a la presencia deuna carga. Considerando esto se puede obtener una expresión del campo eléctrico cuando este sólo depende de la distancia entre las cargas:
[pic]
donde claramente se tiene que [pic], la que es una de las definiciones más conocidas acerca del campo eléctrico
*Representación del campo eléctrico
Es posible conseguir una representación gráfica de un campo de fuerzas empleando las llamadas líneas defuerza. Son líneas imaginarias que describen, si los hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro. En el caso del campo eléctrico, las líneas de fuerza indican las trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en...
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