libro 1


UNIDAD II:”ENERGÍA ELECTROSTÁTICA”

Evaluación:
Examen....................................................... 50%
Prácticas.................................................... 20%
Asistencia................................................... 5%
Participación.............................................. 5%
Exposición.................................................. 5%Portafolio.....................................................15%

TEMARIO:
2.- Energía Electrostática.
2.1.- Energía Potencial Electrostática.
2.2.- Capacitancia.
2.3.-. Capacitores en serie y paralelo.
2.4.- Dieléctricos en campos eléctricos.
2.5.- Momento dipolar eléctrico.
2.6.- Polarización eléctrica.

Energía Potencial Electrostática.
La Energía potencial electrostática o Energíapotencial eléctrica es un tipo de energía potencial (medida en julios) que resulta de la fuerza de Coulomb y está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido. No se debe confundir con el potencial eléctrico (medido en voltios). El término "Energía potencial eléctrica" se suele emplear para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricosque varían con el tiempo, mientras que el término "Energía potencial electrostática" hace referencia a la energía potencial en sistemas con campos eléctricos constantes en el tiempo.

Definición
La referencia cero se suele tomar en el estado en que las cargas puntuales están muy separadas ("separadas infinitamente") y están en reposo.[1] :§25-1
Una carga puntual
Para una carga puntual q enpresencia de un campo eléctrico E producido por otra carga puntual Q, la energía potencial eléctrica se define como el negativo del trabajo hecho por la fuerza electrostática para llevar la carga desde la posición de referencia rref hasta la posición r: matemáticamente esto es una integral de línea. El campo eléctrico es conservativo, y, para una carga puntual, es radial, por lo que el trabajo esindependiente de la trayectoria y es igual a la diferencia de energía potencial entre los puntos extremos del movimiento. Matemáticamente,dónde:
r = posición en un espacio tridimensional, usando coordenadas cartesianas r = (x, y, z), r = |r| es el módulo del vector de posición,
es el trabajo hecho para llevar la carga desde la posición de referencia rref hasta r,
F = Fuerza producida sobre q porQ,
E = Campo eléctrico producido por Q.
Normalmente UE se considera cero cuando rref es infinito:

por lo que

Como E y por lo tanto F, y r, son radiales desde Q, F y dr deben ser antiparalelos por lo que

usando la Ley de Coulomb:

podemos evaluar la integral:

Normalmente la constante ke llamada Constante de Coulomb se usa en estas expresiones. En unidades del Sistema Internacional,la constante de Coulomb es
,
siendo la constante dieléctrica.
Energía en dispositivos electrónico
Algunos elementos en un circuito pueden transformar energía de una forma a otra. Por ejemplo, una resistencia convierte energía eléctrica en calor, y un condensador la almacena en su campo eléctrico.
La energía potencial eléctrica total almacenada es

donde C es la capacidad del condensador,V es la diferencia de potencial entre las placas y Q es la carga almacenada en el condensador.


Capacitancia.
Capacitancia (C) de cualquier capacitor se define como la razón de cualquier magnitud de la carga (q) en cualquier de los conductores y la diferencia de potencial (V) entre los conductores. Por definición es una cantidad positiva.

La unidad de capacitancia en el SI es el Farad oCoulomb/Volt.
La capacitancia de un capacitor plano de placas paralelas de superficie A y separadas por una distancia (d) se expresa por:

Dónde: : Características para los materiales es una constante.

Cuando un material dieléctrico se inserta entre las placas de un capacitor, la capacitancia varía en función del área de las placas y las características físicas del material dieléctrico...