Practica 2 exp

INTRODUCCION TEORICA

CAMPO ELECTRICO

El campo eléctrico es un concepto similar al de campo gravitacional. En ambos existe una fuerza que actúa a distancia, lo que no fue fácil de aceptar para los pensadores antiguos. La idea de campo se extiende de toda carga hacia fuera e invade todo el espacio. Cuando se coloca una segunda carga cerca de la primera, “siente” una fuerza debido a que elcampo eléctrico esta allí. Se considera que el campo eléctrico en el lugar de la segunda carga interactúa directamente con esa carga para producir la fuerza.

En otras palabras, el campo eléctrico es una propiedad del espacio que rodea a una carga eléctrica y conforma un espacio vectorial, de tal manera que todo punto perteneciente a dicha región se caracteriza por un vector denominado campoeléctrico.


Líneas de campo eléctrico en una moneda con carga eléctrica positiva

Se puede medir y cuantificar el campo eléctrico que rodea una carga, un grupo de cargas o una distribución continúa de cargas, midiendo la fuerza sobre una carga de prueba positiva y pequeña. Por carga de prueba debe entenderse una carga positiva tan pequeña que no altere la distribución de las demás cargas, queson las que provocan el campo que se esta midiendo.

Supongamos una carga única Q, a la cual deseamos medir su campo eléctrico, mediante la colocación de una carga de prueba q (positiva y pequeña) en los puntos a, b y c


Sabemos que las fuerzas se dirigen radialmente hacia fuera de Q y que su magnitud esta dada por la Ley de Coulomb.

El campo eléctrico en cada uno de esos puntos a, b y cse define en términos de la fuerza sobre esa carga de prueba q.

El campo eléctrico se representa por E, en cualquier punto del espacio, se define como la fuerza F que ejerce sobre una carga de prueba en ese punto, dividida entre la magnitud q de esa carga de prueba:
E = F/q

Notemos que esta definición es similar a la de campo gravitacional, en que g es el campo gravitacional y Fg es lafuerza gravitacional que actúa sobre una masa de prueba m:
g= Fg/m

Con esta definición, vemos que la dirección de campo eléctrico en cualquier punto del espacio se define como la dirección de la fuerza sobre una carga positiva de prueba en ese punto. La magnitud de campo eléctrico es la fuerza por unidad de carga, de modo que E se mide en Newton/Coulomb (N/c).

Muchos fenómenos eléctricos serelacionan con al transferencia de grandes cantidades de energía. Por ejemplo, cuando un relámpago proveniente de una nube choca contra la Tierra se libera una energía de 108 J en forma de luz, sonido, calor y onda de choque. ¿De dónde proviene esta energía y como se almacena en las nubes? Es así, pues, que hay que considerar la energía relacionada con las fuerzas eléctricas. La ley de la fuerzaelectrostática es:
F = k q1 q2
r2

Energía potencial eléctrica
Para obtener la energía generada por la interacción de dos fuerzas eléctricas, teniendo en cuenta que la fuerza electrostática es conservativa, se puede calcular el cambio de energía potencial cuando una carga q2 pasa por el punto a al punto b, sometida a la fuerza proveniente de otra carga q1 en reposo. Supongamos, porahora, que ambas cargas son positivas. En al ilustración se muestra la geometría del proceso; suponiendo que el movimiento de a a b se realiza en la línea que conecta q1 y q2; suponemos que el origen esta en la posición de q1 y con r representamos la posición de q2 en relación con este origen. El vector ∂s representa un desplazamiento infinitesimal en dirección del movimiento de a a b. La FuerzaF y el desplazamiento ∂s siempre son paralelos en este movimiento, así que F ◦ ∂s = F ∂s.

El potencial eléctrico
Imagine una carga q fija en el origen de un sistema coordenado. Tomamos otra carga q0, que denominamos carga de prueba y la pasamos de ra a rb bajo la influencia de la fuerza debida a q. El cambio de energía potencial ΔU de este sistema de dos cargas esta dado por la ecuación:...