Electricidad y Magnetismo

1 Movimiento de cargas puntuales en un campo eléctrico uniforme.
Para desarrollar los temas siguientes se tiene que tener en cuenta el concepto fundamental de carga puntual, campo eléctrico y campo eléctrico uniforme.
Carga Puntual: es una carga eléctrica hipotética de gran magnitud, en donde está sujeta a un punto geométrico, donde dicha carga está contenida en un cuerpo muy pequeño.
CampoEléctrico: es la región del espacio que rodea a un objeto que posee cargas eléctricas.
*Cuando un objeto con carga de prueba entra en el campo eléctrico, actúa una fuerza eléctrica sobre él.
Figura 1 Figura 2






Campo eléctrico uniforme: se refiere a todoaquel campo eléctrico que en toda su región espacial posee la misma magnitud y dirección.

a Aceleración de una carga puntual de magnitud q.
Cuando existe una partícula la llamaremos carga (q) y una masa (m), estas se incorporan al campo eléctrico E, en donde la fuerza eléctrica que se ejerce sobre la carga respectiva, es el producto de la carga por el campo eléctrico y esta dado por laecuación:
F=qE
Si dicha fuerza se ejerce sobre la partícula se referirá a una fuerza neta, debido a que la partícula se está acelerando, entonces se genera la siguiente ecuación:
Fe=qE=ma
Dónde:
qE: es el producto del campo por la carga puntual
ma: es el producto de la masa por la aceleración
Por lo tanto la formula final es:
F=ma
En donde F=qE, al despejarla formula se tiene que

Por lo que se deducen las siguientes afirmaciones:
La aceleración es constante cuando el campo E es uniforme.
La aceleración esta en dirección al campo eléctrico cuando la particula tiene carga positiva.
La aceleración esta en dirección opuesta al campo eléctrico cuando la partícula tiene carga negativa
Tipos de movimientos











Se aplica laecuación de movimiento uniformemente acelerado, como en la figura la velocidad inicial está dada por Vi=0 , entonces se determina la siguiente ecuación:








Estos están dados por las siguientes expresiones:
La aceleración es constante cuando el campo E es uniforme.
La aceleración esta en dirección al campo eléctrico cuando la partícula tiene carga positiva.
La aceleración esta endirección opuesta al campo eléctrico cuando la partícula tiene carga negativa

Para determinar la energía cinética adquirida luego de recorrer una distancia se realiza lo siguiente:
Sustituyendo t se obtiene:
Se determina la ecuación cinemática para la distancia en y:


Se determina la ecuación de la velocidad:

Se sustituye en la ecuación siguiente


Habiendo dicho y explicado todo loanterior, cuando una partícula cargada (carga puntal) viaja en una región donde existe campo eléctrico, esta se acelera debido a una fuerza eléctrica.

b Aceleración de un protón y de un electrón
Se expondrán las diferencias entra la aceleración de un protón y un electrón , su comportamiento a la entrada en un campo eléctrico.
Aceleración de un Protón
Aceleración de un electrónSe observa en la figura que el protón al entrar en un campo magnético es atraído por la fuerza contraria a su carga.

Si un protón es repelido por un campo eléctrico positivo para que vaya a una aceleración constante tendrá que estar en presencia de un polo sur.

La masa del protón es 1836 veces la masa del electrón por eso adquirirá la mayor aceleración.

Dependiendo del campoeléctrico al cual este afectando al protón así será la aceleración y trayectoria que este adquirirá










Se observa en la figura que el electrón al entrar en un campo magnético es atraído por la fuerza contraria a su carga.

Cuando un electrón es repelido por un campo eléctrico negativo para que este tenga una aceleración constante tendrá que estar en presencia de un polo norte....