Cargas Electricas

EXPERIENCIA N° 2 CAMPO ELÉCTRICO

I. OBJETIVOS
➢ Aprender a graficar las líneas equipotenciales de dos electrodos.

➢ Calcular el diferencial de potencial entre dos puntos.

➢ Saber aplicar las experiencias obtenidas en la realidad.

➢ Estudiar las características principales que gobiernan al campo eléctrico.

II. FUNDAMENTO TEÓRICOCampo Eléctrico.-

Sabemos que la definición de campo gravitacional g en un punto en el espacio como igual a la fuerza gravitacional F que actúa sobre una masa de prueba m divida por la masa de prueba: g = F/m. De manera similar, un campo eléctrico en un punto en el espacio puede definirse en función de la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga de prueba q localizada en ese punto.Para ser mas precisos, el vector de campo eléctrico E en un punto en el espacio se define como la fuerza eléctrica F que actúa sobre una carga de prueba positiva situada en ese punto dividida por la magnitud de la carga de prueba q:
[pic]
Advierta que E es el campo producido por alguna carga externa a la carga de prueba, es decir, no es el campo producido por la carga de prueba.Esta es análogo al campo gravitacional impuesto por cierto cuerpo, como la Tierra . El vector E tiene las unidades del SI de newton por coulomb (N/C). La dirección de E esta en la dirección de F debido a que hemos puestos que F actúa sobre una carga de prueba positiva. A si pues, podemos afirmar que un campo eléctrico existe en un punto si una carga de prueba en reposo situada en ese puntoexperimenta una fuerza eléctrica.
Cálculo de la Intensidad del Campo Eléctrico:

[pic]

En sentido del campo es tal que se aleja de la carga q si esta es positiva, y se acerca si es negativa. Tanto el valor como la dirección y sentido en E pueden expresarse por una sola ecuación vectorial.
Sea r el vector dirigido desde la carga q al punto P, y r un vector unitario (ode módulo unidad) con la dirección y sentido de r, entonces, de aquí se tiene que:
[pic].

Dado que r tiene como módulo la unidad, el valor de E es k(q)/ r2. Si q es positiva, el sentido de E es el mismo que el del vector r (alejándose de q) y si q es negativa, su sentido es opuesto al de r (hacia q).
Si varias cargas puntuales q1, q2, etc. están a distancias r1, r2, etc. deun punto dado P, cada una ejerce una fuerza sobre la carga de prueba q' colocada en el punto, y la fuerza resultante sobre la carga de prueba es la suma geométrica de dichas fuerzas. La intensidad del campo eléctrico resultante es la suma geométrica de los campos individuales, y se tiene:

[pic]

En la práctica, los campos eléctricos los crean generalmente cargas distribuidassobre las superficies de conductores de tamaño finito, y no de cargas puntuales. El campo eléctrico se calcula entonces imaginando subdividida la carga de cada conductor en pequeños elementos (q. No toda la carga de cada elemento se hallará a la misma distancia del punto P, pero si los elementos son pequeños, comparados con la distancia al punto, y si r representa la distancia de un punto cualquieradel elemento al punto P, se podrá escribir (aproximadamente):

[pic]
Cuanto más fina sea la subdivisión, más aproximado será el resultado, y en el límite, cuando
(q ( 0, se tiene:
[pic]

El límite de la suma anterior es la integral vectorial:

[pic]

Los límites de integración han de ser tales que queden incluidas todas las cargas quecontribuyen a crear el campo. Como cualquier ecuación vectorial, equivale a tres ecuaciones escalares, una para cada componente de los vectores E y r. Para hallar la integral vectorial, se calcula cada una de las tres integrales escalares.

Línea de fuerza
Línea de fuerza, línea continúa asociada a un campo vectorial y trazada de modo que, en todo punto, la línea de fuerza sea tangente a...