ELECTROTECNIA Gu a N 2 Unidad I

FACULTAD DE INGENIERÍA
DPTO. ING. ELÉCTRICA
U. DE ANTOFAGASTA

ELECTROTÉCNIA
CAMPO ELECTROSTÁTICO

I.- INTRODUCCIÓN

“Los átomos de los cuales está constituída la materia en su estado natural, son eléctricamente neutros, es decir poseen igualdad de protones y electrones.”
Thales de Mileto, hace 2.500 años, fue el primero en romper éste concepto de estado normal de la materia, ya que notó que alfrotar una barra de ámbar, ésta adquiría la propiedad de atraer pequeñas partículas de polvo. Con éste experimento se puede apreciar que parte de las cargas se transfieren de un cuerpo a otro.
De las experiencias en el estudio de campos electrostáticos, se deduce que:
A.- La fuerza entre cuerpos cargados, es una fuerza que actúa a distancia, no siendo necesario el contacto en una primera fase.B.- No es una fuerza del tipo gravitacional, ya que puede manifestarse en un modo de “Atracción” o “Repulsión”

Las cargas eléctricas ejercen fuerzas sobre otras cargas. Esta característica se puede explicar diciendo que las cargas eléctricas producen un campo eléctrico en el espacio que las rodea. Este campo eléctrico es un campo de fuerzas, ya que cualquier carga colocada dentro delexperimentará una fuerza y en consecuencia se moverá en una dirección determinada.
Los campos eléctricos pueden ser detectados mediante una carga de prueba colocada en la cercanía de otra carga.


En la figura se muestra una carga q que produce un campo eléctrico en su entorno. En el punto A, colocado dentro del campo eléctrico y ubicado a una distancia d de la carga q, se coloca una carga de prueba Q, lacual detecta el campo eléctrico pues experimenta una fuerza F.
Se define intensidad de campo eléctrico E, como la fuerza ejercida por unidad de carga:



Donde: E = Intensidad de campo eléctrico. Se mide en Newton/ Coulomb [ N/C]
F = Fuerza sobre la carga de prueba
Q = Carga de prueba

El módulo de la fuerza que experimenta la carga de prueba Q viene dado por la Ley de Coulomb:Reemplazando el valor de la fuerza F en la expresión de intensidad de campo eléctrico se obtiene:



Es decir, se puede escribir otra expresión para la intensidad de campo eléctrico, pero esta vez considerando la carga que está produciendo el campo eléctrico:



Donde: E = Intensidad de campo eléctrico
K = 9x109 [ Nm2 / C2 ]
q = Carga que produce el campo eléctrico en un punto A
d= Distancia desde la carga q al punto A


II.- CAMPO ELECTRICO
Campo eléctrico, es aquella región en donde una carga eléctrica está afectada por una fuerza eléctrica.
Es posible crear un campo eléctrico, conectando dos placas metálicas paralelas a los dos terminales de una batería. La placa del lado izquierdo, se carga positivamente mientras que la del lado derecho, se carga negativamente, deacuerdo a la polaridad de la batería.


Al colocar una pequeña patícula cargada positivamente entre las placas, dicha partícula se moverá hacia la placa del lado derecho. Al colocar una pequeña patícula cargada negativamente entre las placas, dicha partícula se moverá hacia la placa del lado izquierdo



III.- LINEAS DE FUERZA DE CAMPO ELECTRICO
El campo eléctrico puede ser representado mediantelíneas de fuerza que muestran la forma que tiene el campo e indican la dirección de este en un punto determinado. Las líneas de campo eléctrico también proporcionan información sobre la dirección en que se moverá una carga eléctrica dentro de ese campo.
Una carga eléctrica positiva siempre se mueve en la misma dirección del campo eléctrico, en tanto que una carga negativa se mueve en sentidocontrario al campo eléctrico.
Las líneas de campo eléctrico siempre se dirigen de una carga positiva a una carga negativa.




Al enfrentar dos cargas negativas, el campo electrostático adquiere una forma como muestra la siguiente figura:





Al enfrentar dos cargas positivas, el campo electrostático adquiere una forma como muestra la siguiente figura:



IV.- AISLADORES Y CONDUCTORES
Dentro de los...