Física 2
Páginas: 9 (2078 palabras)
Publicado: 30 de julio de 2012
INTRODUCCIÓN
Dentro de los componentes pasivos, quizás el más complejo de todos, por sus características y variedad de tipos, sea el condensador. Los condensadores son diseñados con el fin de almacenar energía electrostática o presentar una capacidad eléctrica determinada. Por ser un elemento que presenta una impedancia que es función de la frecuencia de la señal, ofrece unas posibilidades queson aprovechadas en la implementación de circuitos electrónicos, donde desarrolla toda su potencia.
Desde el punto de vista constructivo, un condensador está constituido por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico. En su interior se establece un campo eléctrico, sin pérdida de energía, como consecuencia de la polarización dieléctrica; los dieléctricos son materiales noconductores en los que resulta posible su polarización.
CAPITULO X: ENERGIA POTENCIAL DE INTERACCION ELECTRICA
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una cargaunitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorporeel efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional esel voltio(V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial.
TRABAJO ELECTRICO Y ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
Considérese una carga puntual en presencia de un campo eléctrico cualquiera. La carga experimentará una fuerza eléctrica:
Esta fuerza realizará un trabajo para trasladar la carga de un punto A a otro B, de tal forma que para producir unpequeño desplazamiento la fuerza eléctrica hará un trabajo diferencial expresado como:
Teniendo en cuenta la expresión:
Por lo tanto, integrando obtenemos que el trabajo total realizado por el campo eléctrico será:
En un caso concreto con un campo eléctrico definido: Sea una carga puntual que recorre una determinada trayectoria A -B en las inmediaciones de una carga tal y comomuestra la figura. Siendo el desplazamiento infinitesimal de la carga en la dirección radial, el trabajo diferencial se puede expresar así:
Para calcular el trabajo total, se integra entre la posición inicial A, distante de la carga y la posición final B, distante de la carga:
De la expresión anterior se concluye que el trabajo no depende de la trayectoria seguida por la partícula, sólodepende de la posición inicial y final, lo cual implica que la fuerza eléctrica es una fuerza conservativa. Por lo tanto se puede definir una energía potencial que permite calcular el trabajo más fácilmente:
El trabajo realizado por la fuerza eléctrica para desplazar una partícula entre A y B será:
Por convención, el nivel cero de energía potencial se suele establecer en el infinito, es decir,si y sólo sí .
Ejercicios
1) Una carga puntual de valor Q ocupa la posición (0,0) del plano XY en el vacío. En un punto A del eje X el potencial es V = -120 V, y el campo eléctrico es E = -80 i N/C, siendo i el vector unitario en el sentido positivo del eje X. Si las coordenadas están dadas en metros, calcule:
a) La posición del punto A y el valor de Q.
b) El trabajo necesario para...
Dentro de los componentes pasivos, quizás el más complejo de todos, por sus características y variedad de tipos, sea el condensador. Los condensadores son diseñados con el fin de almacenar energía electrostática o presentar una capacidad eléctrica determinada. Por ser un elemento que presenta una impedancia que es función de la frecuencia de la señal, ofrece unas posibilidades queson aprovechadas en la implementación de circuitos electrónicos, donde desarrolla toda su potencia.
Desde el punto de vista constructivo, un condensador está constituido por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico. En su interior se establece un campo eléctrico, sin pérdida de energía, como consecuencia de la polarización dieléctrica; los dieléctricos son materiales noconductores en los que resulta posible su polarización.
CAPITULO X: ENERGIA POTENCIAL DE INTERACCION ELECTRICA
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una cargaunitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorporeel efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional esel voltio(V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial.
TRABAJO ELECTRICO Y ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
Considérese una carga puntual en presencia de un campo eléctrico cualquiera. La carga experimentará una fuerza eléctrica:
Esta fuerza realizará un trabajo para trasladar la carga de un punto A a otro B, de tal forma que para producir unpequeño desplazamiento la fuerza eléctrica hará un trabajo diferencial expresado como:
Teniendo en cuenta la expresión:
Por lo tanto, integrando obtenemos que el trabajo total realizado por el campo eléctrico será:
En un caso concreto con un campo eléctrico definido: Sea una carga puntual que recorre una determinada trayectoria A -B en las inmediaciones de una carga tal y comomuestra la figura. Siendo el desplazamiento infinitesimal de la carga en la dirección radial, el trabajo diferencial se puede expresar así:
Para calcular el trabajo total, se integra entre la posición inicial A, distante de la carga y la posición final B, distante de la carga:
De la expresión anterior se concluye que el trabajo no depende de la trayectoria seguida por la partícula, sólodepende de la posición inicial y final, lo cual implica que la fuerza eléctrica es una fuerza conservativa. Por lo tanto se puede definir una energía potencial que permite calcular el trabajo más fácilmente:
El trabajo realizado por la fuerza eléctrica para desplazar una partícula entre A y B será:
Por convención, el nivel cero de energía potencial se suele establecer en el infinito, es decir,si y sólo sí .
Ejercicios
1) Una carga puntual de valor Q ocupa la posición (0,0) del plano XY en el vacío. En un punto A del eje X el potencial es V = -120 V, y el campo eléctrico es E = -80 i N/C, siendo i el vector unitario en el sentido positivo del eje X. Si las coordenadas están dadas en metros, calcule:
a) La posición del punto A y el valor de Q.
b) El trabajo necesario para...
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