electrostatica vacia
Páginas: 23 (5689 palabras)
Publicado: 7 de junio de 2015
TEMA 10. ELECTROSTÁTICA EN EL VACÍO
1
2
3
Carga eléctrica
Definición de electrostática
Ley de Coulomb
3.1
Fuerza entre cargas puntuales
3.2
Principio de superposición
4 Campo eléctrico
4.1
De una carga
4.2
De una distribución de cargas puntuales
4.3
De una distribución continua
5 Flujo
6 Ley de Gauss
6.1
Flujo del campo producido por una carga situada en su centro a través de
una esfera de radior
6.2
Superficie cerrada que contiene a la esfera de radio r
6.3
Expresión general de la Ley de Gauss
6.4
Cálculo del campo eléctrico mediante la ley de Gauss
7 Trabajo de las fuerzas electrostáticas
8 Diferencia de potencial y función potencial
8.1
Definiciones
8.2
Potencial del campo creado por una carga puntual
8.3
Elección de la referencia
9 Cálculo del campo a partir del potencial
9.1Expresión diferencial
9.2
Carga puntual
9.3
Conjunto de cargas puntuales
9.4
Distribución continua de carga
10
Superficies equipotenciales
11
Energía de un sistema de cargas
11.1 Sistema de dos cargas puntuales
11.2 Sistema de N cargas puntuales
11.3 Energía en función del campo
12
Conductores y dieléctricos
12.1 Definición de conductor y dieléctrico
12.2 Campo eléctrico en el interior de un conductor yen las proximidades de su
superficie
12.3 Conductor con una cavidad. (Jaula de Faraday)
12.4 Inducción electrostática
12.5 Teorema de los elementos correspondientes
13
Capacidad y condensadores
13.1 Definición para un conductor
13.2 Definición para un condensador
13.3 Acoplamiento de condensadores en serie
13.4 Acoplamiento de condensadores en paralelo
14
Energía de un condensador
1
1
Cargaeléctrica
La carga eléctrica es una propiedad de la materia cuyo principal efecto es originar las
fuerzas electromagnéticas.
Para los conceptos que se presentan en estos apuntes se considerarán las siguientes
propiedades de la carga eléctrica:
•
•
•
•
•
•
Existen dos tipos de carga: positiva y negativa.
La carga eléctrica no puede ser creada ni destruida, pero si puede ser transferida.
(Ley deconservación de la carga eléctrica)
Los objetos que no presentan carga eléctrica poseen igual cantidad de ambos
tipos.
Por frotamiento se puede producir una trasferencia de carga apareciendo exceso
o defecto de uno de los tipos de carga, pasando el cuerpo a estar cargado.
Cargas del mismo signo se repelen.
Cargas de distinto signo se atraen.
En el sistema internacional de unidades, la carga se mideen culombios. Un culombio es
un amperio multiplicado por un segundo.
2
Definición de electrostática
La carga eléctrica da origen a las fuerzas eléctricas y a las fuerzas magnéticas.
Iniciaremos el estudio de estas fuerzas considerando aquellas que se producen cuando
las cargas están en reposo. A la disciplina que se ocupa de este estudio se la conoce
como electrostática.
Iniciaremos el estudiode estas fuerzas cuando las cargas se encuentran en el vacío y
consideraremos más adelante la presencia de materiales conductores. Más adelante
consideraremos el efecto de los materiales no conductores (dieléctricos) sobre estas
fuerzas.
3
3.1
Ley de Coulomb
Fuerza entre cargas puntuales
La ley de Coulomb expresa la fuerza existente entre dos cargas puntuales (es decir
que no ocupan un espacioapreciable) en el vacío.
F1
1
2
r12
u21
q1
F2
q2
Dadas dos cargas 1 y 2 la fuerza que hace la segunda sobre la primera se expresa como:
2
F1 =
1
4πε 0
.
q1q2
u12
r122
La fuerza tiene la dirección de la línea que une ambas cargas (representada por el vector
u12 ). Según la fórmula, el sentido es repulsivo si ambas cargas son del mismo signo y
atractivo si los signos son distintos. Elmódulo es proporcional a las cargas q1 y q2, e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas.
La constante de proporcionalidad se expresa por comodidad para resultados que se
1
verán más adelante como
. Este término en unidades del sistema internacional
4πε 0
N .m 2
vale:
= 9.10
4πε 0
C2
1
9
En esta expresión ε0 se conoce como permitividad del vacio.
En algunos casos...
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Carga eléctrica
Definición de electrostática
Ley de Coulomb
3.1
Fuerza entre cargas puntuales
3.2
Principio de superposición
4 Campo eléctrico
4.1
De una carga
4.2
De una distribución de cargas puntuales
4.3
De una distribución continua
5 Flujo
6 Ley de Gauss
6.1
Flujo del campo producido por una carga situada en su centro a través de
una esfera de radior
6.2
Superficie cerrada que contiene a la esfera de radio r
6.3
Expresión general de la Ley de Gauss
6.4
Cálculo del campo eléctrico mediante la ley de Gauss
7 Trabajo de las fuerzas electrostáticas
8 Diferencia de potencial y función potencial
8.1
Definiciones
8.2
Potencial del campo creado por una carga puntual
8.3
Elección de la referencia
9 Cálculo del campo a partir del potencial
9.1Expresión diferencial
9.2
Carga puntual
9.3
Conjunto de cargas puntuales
9.4
Distribución continua de carga
10
Superficies equipotenciales
11
Energía de un sistema de cargas
11.1 Sistema de dos cargas puntuales
11.2 Sistema de N cargas puntuales
11.3 Energía en función del campo
12
Conductores y dieléctricos
12.1 Definición de conductor y dieléctrico
12.2 Campo eléctrico en el interior de un conductor yen las proximidades de su
superficie
12.3 Conductor con una cavidad. (Jaula de Faraday)
12.4 Inducción electrostática
12.5 Teorema de los elementos correspondientes
13
Capacidad y condensadores
13.1 Definición para un conductor
13.2 Definición para un condensador
13.3 Acoplamiento de condensadores en serie
13.4 Acoplamiento de condensadores en paralelo
14
Energía de un condensador
1
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Cargaeléctrica
La carga eléctrica es una propiedad de la materia cuyo principal efecto es originar las
fuerzas electromagnéticas.
Para los conceptos que se presentan en estos apuntes se considerarán las siguientes
propiedades de la carga eléctrica:
•
•
•
•
•
•
Existen dos tipos de carga: positiva y negativa.
La carga eléctrica no puede ser creada ni destruida, pero si puede ser transferida.
(Ley deconservación de la carga eléctrica)
Los objetos que no presentan carga eléctrica poseen igual cantidad de ambos
tipos.
Por frotamiento se puede producir una trasferencia de carga apareciendo exceso
o defecto de uno de los tipos de carga, pasando el cuerpo a estar cargado.
Cargas del mismo signo se repelen.
Cargas de distinto signo se atraen.
En el sistema internacional de unidades, la carga se mideen culombios. Un culombio es
un amperio multiplicado por un segundo.
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Definición de electrostática
La carga eléctrica da origen a las fuerzas eléctricas y a las fuerzas magnéticas.
Iniciaremos el estudio de estas fuerzas considerando aquellas que se producen cuando
las cargas están en reposo. A la disciplina que se ocupa de este estudio se la conoce
como electrostática.
Iniciaremos el estudiode estas fuerzas cuando las cargas se encuentran en el vacío y
consideraremos más adelante la presencia de materiales conductores. Más adelante
consideraremos el efecto de los materiales no conductores (dieléctricos) sobre estas
fuerzas.
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3.1
Ley de Coulomb
Fuerza entre cargas puntuales
La ley de Coulomb expresa la fuerza existente entre dos cargas puntuales (es decir
que no ocupan un espacioapreciable) en el vacío.
F1
1
2
r12
u21
q1
F2
q2
Dadas dos cargas 1 y 2 la fuerza que hace la segunda sobre la primera se expresa como:
2
F1 =
1
4πε 0
.
q1q2
u12
r122
La fuerza tiene la dirección de la línea que une ambas cargas (representada por el vector
u12 ). Según la fórmula, el sentido es repulsivo si ambas cargas son del mismo signo y
atractivo si los signos son distintos. Elmódulo es proporcional a las cargas q1 y q2, e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas.
La constante de proporcionalidad se expresa por comodidad para resultados que se
1
verán más adelante como
. Este término en unidades del sistema internacional
4πε 0
N .m 2
vale:
= 9.10
4πε 0
C2
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En esta expresión ε0 se conoce como permitividad del vacio.
En algunos casos...
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