Electricidad Y Magnetismo

CAPITULO 5 INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO

5.1La interpretacion del concepto de intensidad de campo electrico

La intensidad de campo eléctrico (E) representa la cuantificación o magnitud del campo eléctrico, y se define como la fuerza que experimenta una carga eléctrica de prueba positiva (q), colocada en un punto dentro del campo eléctrico. La intensidad de campo eléctrico se representamatemáticamente por la ecuación:

F es la fuerza expresada en Newton (N) para el sistema MKS
q es la carga eléctrica expresada en Coulomb © para el sistema MKS
E es la intensidad de campo eléctrico expresado en Newton sobre Coulomb (N/C) para el sistema MKS.
La intensidad de campo eléctrico es una cantidad vectorial, porque resulta de dividir una cantidad vectorial que es la fuerza entre unacantidad escalar, que es la carga eléctrica

5.2 Las dimensiones y la unidad de intensidad de campo eléctrico

Si se tiene un conductor, se define la intensidad eléctrica como:

dq

I=____ ¤ dq = Idt

dt

donde dq es la carga neta que pasa por la sección del conductor en el

tiempo infinitesimal dt.De la definición fi las dimensiones de la intensidad son [i]=[Q] [T]-1.

La unidad de intensidad en el sistema MKS es el Ampère.

5.3 La aplicacion de la intensidad de campo electrico o un sistema de cargas concentradas

La intensidad de campo E, como fuerza por unidad de carga, es una magnitud que admite una representación vectorial. Además está relacionada con la fuerza de modo queconociendo el valor de E en un punto es posible determinar la fuerza que experimentaría una carga distinta de la unidad si se la situara en dicho punto, y viceversa.
Se trata ahora de determinar la intensidad de campo eléctrico debido a una carga puntual Q = 1,6 · 10-6 C en un punto P situado a una distancia de 0,4 m de la carga y de dibujar en dicho punto el vector que lo representa. ¿Cuál sería lafuerza eléctrica que se ejercería sobre otra carga q = 3 · 10-8 C si se la situara en P? Tómese como medio el vacío con K = 9 · 109 N m2/C2.
El módulo de la intensidad de campo E debido a una carga puntual Q viene dada por la expresión:
Dicho valor depende de la carga central Q y de la distancia al punto P, pero en él no aparece para nada la carga que se sitúa en P por ser ésta, siempre que seutiliza este concepto, la carga unidad positiva. Sustituyendo en la anterior expresión se tiene:
Por tratarse de una fuerza debida a una carga positiva también sobre la unidad de carga positiva será repulsiva y el vector correspondiente estará aplicado en P y dirigido sobre la recta que une Q con P en el sentido que se aleja de la carga central Q.
Conociendo la fuerza por unidad de carga, elcálculo de la fuerza sobre una carga diferente de la unidad se reduce a multiplicar E por el valor de la carga q que se sitúa en P:
F = q · E = 9 ·104 · 3 · 10-8 = 2,7 · 10-3 N

CAPITULO 6 LA LEY VECTORIAL DE COULOMBS DE CAMPO ELECTRICO PARA CARGAS DISTRIBUIDAS
6.1 La ley vectorial de Coulomb para sistemas e cargas distribuidas
Coulomb estableció, por vía experimental, que la fuerza deinteracción  F12 entre dos bolitas pequeñas cargadas, cuyas cargas sean iguales, respectivamente, a q1  y q2, es directamente proporcional al producto q1 q2  e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r entre ellas:

Donde K1 es el coeficiente de proporcionalidad  (K1 >0).
2°. Las fuerzas que actúan sobre las cargas son centrales y están dirigidas a lo largo de la recta que une suscentros.
Cuando interaccionan cargas del mismo signo, el producto q1 q2 >0 y F12>0. Esto corresponde a la repulsión de las cargas. Para cargas de signos distintos, q1 q2 <0 y F12<0 y se produce la atracción entre esas cargas. La forma vectorial de la ley de Coulomb es:

Siendo F12 la fuerza que actúa sobre la carga q1 por parte de la carga  q2;  r12  el radio vector que une las...