Potencial Electrico

Ley de Coulomb Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La Ley de Coulomb se puede expresar considerando el siguiente esquema:

Entre esas dos cargaspor ser de signos opuestos aparecerán fuerzas de atracción. Las características de estas fuerzas son las siguientes: a) Las fuerzas aparecen sobre la línea que une ambas cargas. b) Las fuerzas tienen sentidos opuestos. c) Los módulo de las fuerzas F1 y F2 son iguales y vienen expresados por la siguiente ecuación:

Donde: F1 y F2 = Fuerza en newtons (N). Q1 y Q2 = Carga en coulomb (C). d =Distancia en metros (m). k = Constante de proporcionalidad

Campo Electrostático 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 de él experimentará una fuerza y en consecuenciase 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, la cual detecta el campo eléctricopues experimenta una fuerza F. Si las cargas q y Q son del mismo signo la fuerza será de repulsión que es el caso mostrado en la figura. 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 lacarga 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 = Campo eléctrico K = 9x109 [Nm2 / C2 ] q = Carga que produce el campoeléctrico en un punto A d = Distancia desde la carga q al punto A

Líneas de Campo Eléctrico El campo eléctrico puede ser representado mediante líneas 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 sentido contrario 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 doscargas positivas, el campo electrostático adquiere una forma como muestra la siguiente figura:

Potencial Eléctrico y Diferencia de Potencial Debido a la existencia del campo eléctrico, una carga eléctrica tiene la capacidad de efectuar un trabajo al mover a otra carga por atracción o por repulsión. Es decir en un punto ubicado en el entorno de una carga existe una condición energética que semanifiesta en la capacidad de desplazar otra carga (llamada carga de prueba) hasta ese punto. Se dice que se efectúa trabajo sobre la carga de prueba ya que sobre esta actúa una fuerza que la desplaza en una dirección determinada. A esta capacidad de efectuar trabajo se llama potencial eléctrico y se asocia a un punto ubicado en un campo eléctrico. El potencial eléctrico de un punto A se simboliza...