Campo Eléctrico En Condiciones Estáticas

CAMPO ELÉCTRICO EN CONDICIONES ESTÁTICAS

Naturaleza del electromagnetismo

En 1820 el físico danés Hans Christian Oerted descubrió que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existía una estrecha relación.

Electromagnetismo es el nombre dado a la combinación de los campos eléctrico y magnético

Ley de Coulomb

Definición - La fuerzaelectrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al
producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las
separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas
son de igual signo,y de atracción si son de signo contrario.

Por definición, los protones tienen carga positiva y los electrones negativa



Formulaciónmatématica -



Donde Fq1→q2 es la fuerza que la carga q1 ejerce sobre la carga q2, k es una constante
mayor que cero, r la distancia entre las cargas y ur un vector unitario dirigido de la carga
q1 a la carga q2

Formulación matématica 2 -


Entre dos cargas puntuales [pic] y [pic] existe una fuerza de atracción o repulsión [pic] que varía de acuerdo al cuadrado de la distanciaentre ellas [pic] y de dirección radial [pic] ; y [pic] es una constante conocida como permitividad eléctrica.

[pic] = 8,8452x10-12 C 2/(N.m2)




Principio de Superposición

La fuerza total que un sistema de cargas puntuales ejerce sobre una cierta carga q es igual a la suma de las fuerzas que cada una de las cargas q del sistema ejerce sobre la carga q.Campo eléctrico de una carga puntual

Definimos el campo eléctrico como aquella región del espacio en la que cualquier carga
situada en un punto de dicha región experimenta una acción o fuerza eléctrica.

Formas de visualizar un campo eléctrico

Lineas de campo










Representación de campos eléctricos creados por cargas puntuales negativa y positiva

Para laconstrucción de líneas de campo eléctrico se debe tener en cuenta lo siguiente:

Por convención, las líneas deben partir de cargas positivas y terminar en cargas negativas y en ausencia de unas u otras deben partir o terminar en el infinito.
Las líneas de campo eléctrico jamás pueden cruzarse.
El número de líneas de campo eléctrico que parten de una carga positiva o llegan a una carga negativaes proporcional a la cantidad de carga respectiva.
Las líneas de campo eléctrico deben ser perpendiculares a las superficies de los objetos en los lugares donde conectan con ellas.











Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico.

[pic]
Representación del campo eléctrico creado por dos cargas de diferentemagnitud y signos opuestos.


Campo eléctrico de linea de carga




Campo eléctrico creado por un elemento dx de una línea infinita de carga.







Potencial eléctrico diferencial

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia,(usualmente el punto de referencia se toma comoun punto arbitrariamente alejado de las cargas que producen el campo electrostático)dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:





Considérese una carga de prueba positiva [pic]en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

[pic]

El trabajo [pic] puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el...