Fisica

Campo y potencial eléctrico de una carga puntual
La ley de Coulomb nos describe la interacción entre dos cargas eléctricas del mismo o de distinto signo. La fuerza que ejerce la carga Q sobre otra carga q situada a una distancia r es.
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La fuerza F es repulsiva si las cargas son del mismo signo y es atractiva si las cargas son de signo contrario.
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Concepto de campo

Es másútil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la carga q en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campoeléctrico creado por la carga Q.
|[pic] |Cada punto P del espacio que rodea a la carga Q tiene una |
| |nueva propiedad, que se denomina campo eléctrico E que |
| |describiremos mediante una magnitudvectorial, que se |
| |define como la fuerza sobre la unidad de carga positiva |
| |imaginariamente situada en el punto P. |

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La unidad de medida del campo en el S.I. de Unidades es el N/C
En la figura, hemos dibujado el campo enel punto P producido por una carga Q positiva y negativa respectivamente.
 

Energía potencial

La fuerza de atracción entre dos masas es conservativa, del mismo modo se puede demostrar que la fuerza de interacción entre cargas es conservativa.
El trabajo de una fuerza conservativa, es igual a la diferencia entre el valor inicial y el valor final de una función que solamente depende de lascoordenadas que denominamos energía potencial.
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El trabajo infinitesimal es el producto escalar del vector fuerza F por el vector desplazamiento dl, tangente a la trayectoria.
 dW=F·dl=F·dl·cosθ=F·dr.
 donde dr es el desplazamiento infinitesimal de la partícula cargada q en la dirección radial.
Para calcular el trabajo total, integramos entre la posición inicial A, distante rA delcentro de fuerzas y la posición final B, distanterB del centro fijo de fuerzas.
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El trabajo W no depende del camino seguido por la partícula para ir desde la posición A a la posición B. La fuerza de atracción F, que ejerce la carga fija Q sobre la carga q es conservativa.  La fórmula de la energía potencial es
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El nivel cero de energía potencial se ha establecido en el infinito,para r=∞, Ep=0
El hecho de que la fuerza de atracción sea conservativa, implica que la energía total (cinética más potencial) de la partícula es constante, en cualquier punto de la trayectoria.
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Concepto de potencial

Del mismo modo que hemos definido el campo eléctrico, el potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la cargaQ. Definimos potencial V como la energíapotencial de la unidad de carga positiva imaginariamente situada en P, V=Ep/q. El potencial es una magnitud escalar.
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La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el volt (V).
 

Relaciones entre fuerzas y campos

|[pic] |Una carga en el seno de un campo eléctrico E experimenta una fuerza proporcional al|
||campo cuyo módulo es F=qE, cuya dirección es la misma, pero el sentido puede ser el|
| |mismo o el contrario dependiendo de que la carga sea positiva o negativa. |

 

Relaciones entre campo y diferencia de potencial

La relación entre campo eléctrico y el potencial es.
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En la figura, vemos la interpretación...