Dinámica de una partícula libre en un campo eléctrico

Dinámica de una partícula libre en un campo eléctrico

El campo eléctrico se manifiesta por la fuerza eléctrica que es capaz de ejercer en partículas y objetos cargas ubicados en él. En particularla fuerza sobre una partícula cargada se puede obtener directamente de la definición operacional de campo eléctrico :










Observe que la fuerza eléctrica siempre tiene la mismadirección del campo eléctrico, pero el sentido de la fuerza depende del signo de la carga. (ver figura)



Si la partícula está libre en el campo eléctrico, la fuerza neta sobre ella es la fuerzaeléctrica, considerando la ecuación de movimiento de Newton se obtiene:













Recuerde que la cinemática de la partícula depende de la fuerza neta y de las condiciones iniciales.Ejemplo: Un haz de electrones de velocidad v, ingresa perpendicular a un campo eléctrico generado por dos placas plano paralelas (campo eléctrico uniforme perpendicular a las placas). El largo de lasplacas es L, y la distancia entre ellas es d. A una distancia D de las placas se encuentra una pantalla , contra la cual inciden los electrones.

Obtener la velocidad del electrón cuando sale delcampo eléctrico
Obtener la desviación vertical del electrón cuando llega a la pantalla.

Como el campo eléctrico es uniforme, la aceleración es constante en la dirección positiva del eje y, por lotanto el electrón tiene un movimiento con velocidad constante en la dirección x en tanto que en el eje y su movimiento es con aceleración constante. Las ecuaciones de itinerario respectivas son:Estas ecuaciones son válidas solo hasta x=L

Las ecuaciones de la velocidad son:

El tiempo que recorre el electrón en el campo eléctrico es:


Cuando emerge del campo eléctrico, la velocidad eny del electrón es:


y la velocidad en x, no ha cambiado, luego
Cuando el electrón abandona el campo eléctrico sigue una trayectoria rectilínea en la dirección del ángulo , el cual se obtiene...