Fuerza Electrostatica
Páginas: 6 (1411 palabras)
Publicado: 9 de diciembre de 2012
Laboratorio de Electromagnetismo
Fuerza electrostática entre conductores
Presentado por:
Sergio Alfonso Pinilla
Libardo Andrés Rangel
Andrés Felipe Valdivieso
Presentado a:
Prof. Jader Enrique Guerrero Bermúdez
Universidad Industrial de Santander
Bucaramanga, Junio 22
2012
INTRODUCCIÓN
En el estudio de los fenómenos físicos hemos podido medir y presenciar lo que es elconcepto básico de fuerza cuando interactúan dos cuerpos, pues bien en el presente laboratorio retomaremos este concepto y estudiaremos la fuerza que existe entre ya no solamente dos cuerpos como tal sino que sustituiremos estos cuerpos por placas paralelas cargadas eléctricamente y cuantificaremos lo que se conoce como fuerza electrostática entre dos materiales conductores.
MARCO TEÓRICOCondensador
Se denomina condensador al dispositivo formado por dos conductores cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto.
La capacidad C de un condensador se define como el cociente entre la carga Q y la diferencia de potencia V-V’ existente entre ellos.
La unidad de capacidad es el farad o faradio F, aunque se suelen emplear submúltiplos de esta unidad como el microfaradio µF=10-6 F, y elpicofaradio, pF=10-12 F.
Un condensador acumula una energía U en forma de campo eléctrico. La fórmula como demostraremos más abajo es
Condensador plano-paralelo
En primer lugar, calculamos el campo creado por una placa plana indefinida, cargada con una densidad de carga s, aplicando la ley de Gauss.
Campo creado por una placa plana indefinida, cargada.
Para una placa indefinida cargada, laaplicación del teorema de Gauss requiere los siguientes pasos:
1.-A partir de la simetría de la distribución de carga, determinar la dirección del campo eléctrico.
La dirección del campo es perpendicular a la placa cargada, hacia afuera si la carga es positiva y hacia la placa si la carga es negativa.
2.-Elegir una superficie cerrada apropiada para calcular el flujo
Tomamos como superficiecerrada, un cilindro de base S, cuya generatriz es perpendicular a la placa cargada. El flujo tiene dos contribuciones
* Flujo a través de las bases del cilindro: el campo y el vector superficie son paralelos.
E·S1+E·S2=2EScos0º=2ES
* Flujo a través de la superficie lateral del cilindro. El campo E es perpendicular al vector superficie dS, el flujo es cero.
El flujo total es por tanto; 2ES3. Determinar la carga que hay en el interior de la superficie cerrada
La carga (en la figura de color rojo) en el interior de la superficie cerrada vale q=s S, donde s es la carga por unidad de superficie
4.-Aplicar el teorema de Gauss y despejar el módulo del campo eléctrico
El campo producido por una placa infinitamente grande es constante, su dirección es perpendicular a la placa. Estafórmula la podemos considerar válida para distancias próximas a una placa en comparación con sus dimensiones.
Campo creado por dos placas planas cargadas con cargas iguales y opuestas.
Supondremos que las placas son infinitamente grandes o bien, que la separación entre las placas es pequeña comparada con sus dimensiones.
En la figura de arriba, se muestra el campo producido por cada una delas placas y en la figura de abajo, el campo resultante.
Sea un condensador formado por dos placas iguales de área S, separadas una distancia d, pequeña en comparación con las dimensiones de las placas. El campo se cancela en la región del espacio situado fuera de las placas, y se suma en el espacio situado entre las placas. Por tanto, solamente existe campo entre las placas del condensador,siendo despreciable fuera de las mismas.
Como el campo es constante, la diferencia de potencial entre las placas se calcula multiplicando el módulo del campo por la separación entre las mismas. El área del rectángulo de la figura. |
La capacidad del condensador plano-paralelo será
donde Q=s S es la carga total de la placa del condensador.
La capacidad del condensador solamente depende de...
Fuerza electrostática entre conductores
Presentado por:
Sergio Alfonso Pinilla
Libardo Andrés Rangel
Andrés Felipe Valdivieso
Presentado a:
Prof. Jader Enrique Guerrero Bermúdez
Universidad Industrial de Santander
Bucaramanga, Junio 22
2012
INTRODUCCIÓN
En el estudio de los fenómenos físicos hemos podido medir y presenciar lo que es elconcepto básico de fuerza cuando interactúan dos cuerpos, pues bien en el presente laboratorio retomaremos este concepto y estudiaremos la fuerza que existe entre ya no solamente dos cuerpos como tal sino que sustituiremos estos cuerpos por placas paralelas cargadas eléctricamente y cuantificaremos lo que se conoce como fuerza electrostática entre dos materiales conductores.
MARCO TEÓRICOCondensador
Se denomina condensador al dispositivo formado por dos conductores cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto.
La capacidad C de un condensador se define como el cociente entre la carga Q y la diferencia de potencia V-V’ existente entre ellos.
La unidad de capacidad es el farad o faradio F, aunque se suelen emplear submúltiplos de esta unidad como el microfaradio µF=10-6 F, y elpicofaradio, pF=10-12 F.
Un condensador acumula una energía U en forma de campo eléctrico. La fórmula como demostraremos más abajo es
Condensador plano-paralelo
En primer lugar, calculamos el campo creado por una placa plana indefinida, cargada con una densidad de carga s, aplicando la ley de Gauss.
Campo creado por una placa plana indefinida, cargada.
Para una placa indefinida cargada, laaplicación del teorema de Gauss requiere los siguientes pasos:
1.-A partir de la simetría de la distribución de carga, determinar la dirección del campo eléctrico.
La dirección del campo es perpendicular a la placa cargada, hacia afuera si la carga es positiva y hacia la placa si la carga es negativa.
2.-Elegir una superficie cerrada apropiada para calcular el flujo
Tomamos como superficiecerrada, un cilindro de base S, cuya generatriz es perpendicular a la placa cargada. El flujo tiene dos contribuciones
* Flujo a través de las bases del cilindro: el campo y el vector superficie son paralelos.
E·S1+E·S2=2EScos0º=2ES
* Flujo a través de la superficie lateral del cilindro. El campo E es perpendicular al vector superficie dS, el flujo es cero.
El flujo total es por tanto; 2ES3. Determinar la carga que hay en el interior de la superficie cerrada
La carga (en la figura de color rojo) en el interior de la superficie cerrada vale q=s S, donde s es la carga por unidad de superficie
4.-Aplicar el teorema de Gauss y despejar el módulo del campo eléctrico
El campo producido por una placa infinitamente grande es constante, su dirección es perpendicular a la placa. Estafórmula la podemos considerar válida para distancias próximas a una placa en comparación con sus dimensiones.
Campo creado por dos placas planas cargadas con cargas iguales y opuestas.
Supondremos que las placas son infinitamente grandes o bien, que la separación entre las placas es pequeña comparada con sus dimensiones.
En la figura de arriba, se muestra el campo producido por cada una delas placas y en la figura de abajo, el campo resultante.
Sea un condensador formado por dos placas iguales de área S, separadas una distancia d, pequeña en comparación con las dimensiones de las placas. El campo se cancela en la región del espacio situado fuera de las placas, y se suma en el espacio situado entre las placas. Por tanto, solamente existe campo entre las placas del condensador,siendo despreciable fuera de las mismas.
Como el campo es constante, la diferencia de potencial entre las placas se calcula multiplicando el módulo del campo por la separación entre las mismas. El área del rectángulo de la figura. |
La capacidad del condensador plano-paralelo será
donde Q=s S es la carga total de la placa del condensador.
La capacidad del condensador solamente depende de...
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