Fisica

República bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular Para La Educación Superior
U.P.T.P. “J.J. MONTILLA”
Acarigua --Edo portuguesa

Física

Campo Eléctrico de una Carga Puntual
El campo eléctrico de una carga puntual se puede obtener de la ley de Coulomb:

El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga puntual en todas las direcciones. Los círculosrepresentan superficies equipotenciales esféricas.

El campo eléctrico de cualquier número de cargas puntuales, se puede obtener por la suma vectorial de los campos individuales. Un campo dirigido hacia fuera se toma como positivo; el campo de carga negativa está dirigido hacia el interior de la carga.
Esta expresión de campo eléctrico se puede obtener también, aplicando la ley de Gauss.
El campoeléctrico de una carga puntual Q, se puede obtener mediante la aplicación directa de la ley de Gauss. Considerando una superficie gaussiana en forma de una esfera de radio r, el campo eléctrico tiene la misma magnitud en cada punto de la esfera y está dirigido hacia afuera. El flujo eléctrico es por tanto el campo eléctrico multiplicado por el área de la esfera.

Un dipolo eléctrico es unsistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí.
Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendola intensidad de éste.
Es el caso de la molécula de agua, aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de suselectrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la práctica, la molécula de agua se comporta como un dipolo.

Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno. La carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de losátomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes.
Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.
El dipoloeléctrico es un tipo de distribución de carga que se presenta frecuentemente como veremos en la página dedicada a los dieléctricos.
Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, una positiva +Q y otra negativa -Q del mismo valor, separadas una distancia d.

Dipolo eléctrico
| El potencial en el punto P distante r1 de la carga –Q y r2 de la carga +Q es |
Expresamos r1 y r2 en funciónde r y q , que es la posición del punto P expresada en coordenadas polares.

Teniendo en cuenta que d es pequeño frente a r, podemos obtener una buena aproximación empleando el desarrollo en serie

Para expresar de forma aproximada los cocientes r/r1 y r/r2.

Despreciando los términos de orden superior a d2/r2

El potencial se expresa en función de r y θ

Es interesante destacar, que elpotencial debido a un dipolo disminuye con la inversa del cuadrado de la distancia r, mientras que para una carga puntual disminuye con la inversa de r.
Ejercicio:
1) Se tiene dos partículas de cargas iguales y de signos diferentes, están separadas una distancia 2a como indica la figura. Determine el campo eléctrico a lo largo del eje x suponiendo que x es mucho mayor que 2a. Este tipo de...