Fisica

1.- Líneas de fuerza y sus propiedades.

R: Es evidente que si se dibujaran todas las líneas de fuerza para todos los puntos del campo, no se podrían distinguir. Por este motivo se suelen espaciar de manera que el número de ellas que atraviese la unidad de superficie colocada perpendicularmente a la dirección del campo, sea proporcional a la intensidad de éste. Así, las líneas se concentran enaquellas regiones del espacio donde el campo es más intenso e, inversamente, están más separadas en las regiones donde el campo es más débil. Campo Campo (física), región en la que se ejerce sobre un objeto una fuerza gravitatoria, magnética, electrostática o de otro tipo. Se supone que estas regiones están recorridas por líneas de fuerza imaginarias, muy juntas donde el campo es más intenso y másespaciadas donde es más débil. El concepto de campo fue muy desarrollado por James Clerk Maxwell, físico británico del siglo XIX, en su teoría electromagnética.
Un campo de fuerza se representa mediante de líneas de fuerzas paralelas equidistaste. A los puntos donde convergen y acaban las líneas de fuerzas se les da el nombre de sumideros, y a los puntos de donde surgen manantiales

2.-Dipolo eléctrico

Un dipolo eléctrico es un sistema formado por dos cargas puntuales de igual magnitud y signo opuesto, separadas por una distancia muy pequeña frente a las distancias a las que se estudia sus efectos (Fig.3.9).

El potencial eléctrico creado por esta configuración en un punto P viene dado por (3.14)

(3.16)

Si se denomina r a la distancia desde el centro Odel dipolo eléctrico al punto P y * el ángulo formado por r y el eje del dipolo eléctrico (Fig.3.9). Y considerando como se expreso anteriormente que r es muy grande frente a la separación l de las cargas, se puede poner



resultando al sustituir en (3.16)

(3.17)

Al producto de la carga q por la separación l se denomina momento dipolareléctrico y se representa por p = ql siempre manteniendo el sentido desde la carga negativa a la carga positiva. El potencial se escribe entonces

(3.18)

que como se aprecia el potencial (y por tanto el campo eléctrico) depende de las coordenadas polares r y * del punto P, y del momento dipolar p, pero no de los valores de q y l por separado.
Aunqueen un dipolo eléctrico, por ser las dos cargas iguales y opuestas, la carga neta es cero, el ligero desplazamiento que hay entre ellas es suficiente para producir un campo eléctrico diferente de cero. Como se conoce el potencial eléctrico, el campo eléctrico se puede calcular mediante (3.9), dejando esto como ejercicio propuesto, que se puede hacer en coordenadas cartesianas (x,y,z) o coordenadaspolares (r,*). En la (Fig.3.10) se puede apreciar las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales de un dipolo eléctrico.

Considerando ahora la acción ejercida por un campo eléctrico uniforme (mismo valor en todos los puntos) sobre un dipolo eléctrico. La resultante de las fuerzas es nula, ya que E toma el mismo valor en A y B (Fig.3.11). No obstante, el dipolo eléctrico estásometido a un par M cuyo valor es, tomando momentos respecto de A

(3.19)

que tiende a orientar al dipolo eléctrico en la dirección del campo.

Campo eléctrico debido a un dipolo
Si se coloca un dipolo en un campo eléctrico con las características mencionadas, ambas cargas (+Q y -Q), separadas una distancia 2a, experimentan fuerzas de igualmagnitud y de sentido opuesto y , en consecuencia, la fuerza neta es cero y no hay aceleración lineal (ver figura (a)) pero hay un torque neto respecto al eje que pasa por O cuya magnitud esta dada por: .
Teniendo en cuenta que y , se obtiene: (1).
Así, un dipolo eléctrico sumergido en un campo eléctrico externo , experimenta un torque que tiende a alinearlo con el campo:

Los vectores...