Fisica 6

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Electricidad

UNIDAD V

CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO MAGNETICO
1. CAMPO ELÉCTRICO El campo eléctrico existe cuando una carga que presenta un vínculo con una u otras cargas, origina una interacción entre ambas con fuerzas ejercidas. Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de líneas de campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial ysaliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.

Figura 1. Cargas eléctricas

La unidad con la que se mide es:

La letra con la que se formula el campo eléctrico es la E. Algunas características del campo eléctrico - En el interior de un conductor el campo eléctrico es 0. - En un conductor con cargas eléctricas, estas se encuentran en la superficie. Si se utiliza una carga de pruebaconocida en un campo generado por otra carga que no se conoce, se puede medir la fuerza actuante sobre la misma. Se debe utilizar una carga (que por convención es positiva) muy pequeña de tal manera de que no modifique el campo eléctrico que se mide.

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Figura 2. Carga eléctrica en un campo eléctrico

El valor del campo será:

Donde: F = Módulo de lafuerza que se obtiene q0 = Valor de la carga de prueba. E = Valor del campo eléctrico en ese lugar. Dirección del campo El campo tiene la misma dirección que la fuerza eléctrica. Sentido del campo Si se sabe que los campos eléctricos son salientes de cargas positivas y entrantes a cargas negativas. Por lo tanto si la carga de prueba es positiva, la fuerza eléctrica tendrá el mismo sentido que el campo(alejándose de la carga positiva que lo genera). Por otro lado, si se conoce la carga que genera el campo y a qué distancia se encuentra, podemos determinar el campo a una determinada distancia de la misma. El valor del campo será:

Donde:

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1.1 FLUJO ELÉCTRICO Cuando un campo eléctrico atraviesa una superficie, se define al flujo eléctrico como elproducto escalar del campo por la superficie. Mide las líneas de campo que atraviesan esa superficie.

Figura 3. Campo eléctrico atravesando una Área

Siendo θ el ángulo entre el vector normal (perpendicular) al área y el vector del campo eléctrico. Como las superficies pueden no ser planas y los campos eléctricos no uniformes, se resuelve con una integral. En caso de que el campo sea uniforme sesaca E fuera de la integral.

1.2 LEY DE GAUSS Tomando una superficie hipotética y cerrada, el flujo eléctrico a través de la misma multiplicado por ε0 es igual a la carga neta encerrada por la superficie (Qn).

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Por la definición de flujo eléctrico:

Entonces podemos enunciar también la ley de Gauss como:

Ejemplo de aplicación de la Ley de Gauss Obtenerla expresión para el calculo del campo eléctrico generado por una carga puntual q a una distancia r.

Figura 4. Esfera con superficie de gauss

Como superficie de Gauss elegimos una esfera de radio r, que encierre a la carga q. Entonces la carga neta encerrada equivale a q.

Como el campo eléctrico generado por q es constante lo sacamos afuera de la integral. Por otra parte el ángulo entreel campo (radial y saliente de la carga y de la esfera) es colineal (paralelo) con el vector diferencial de superficie, por lo tanto el ángulo es cero y el coseno es uno.

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La integral del diferencial de superficie de la esfera es igual a la superficie de una esfera (conocida) por lo tanto reemplazamos.

Despejamos el campo eléctrico

1.3 DENSIDAD DECARGA En muchas ocasiones no se tiene la cantidad total de carga acumulada en un cuerpo, pero se sabe de qué forma aquella está distribuida por unidad de longitud, de superficie o de volumen. De esta forma, al saber que cantidad de carga se tiene por cada una de estas unidades se puede calcular la carga total. Densidad lineal de carga La densidad lineal de carga (λ) expresa la cantidad de carga por...