JESUS GARCIA RUBIANO
Páginas: 14 (3485 palabras)
Publicado: 25 de octubre de 2015
Lección 1
Campo
electrostático
en
el
vacío:
Conceptos
y
resultados fundamentales.
1.
2.
3.
4.
Carga eléctrica. Ley de Coulomb.
1
1.1.
Introducción. Carga eléctrica y distribuciones de carga.
1
1.2.
Ley de Coulomb.
4
Campo eléctrico. Líneas de Campo.
5
2.1.
Campo eléctrico.
5
2.2.
Líneas de campo.
9
Ley de Gauss. Aplicaciones.
12
3.1.
Caracterización vectorial de unasuperficie.
12
3.2.
Flujo del campo eléctrico.
13
3.3.
Ley de Gauss.
14
3.4.
Cálculo del campo eléctrico mediante la Ley de Gauss
17
Trabajo del campo electrostático. Energía potencia y potencial eléctrico.
23
4.1.
Trabajo de una fuerza.
23
4.2.
Energía potencial electrostática. Potencial eléctrico.
24
4.3.
Campo electrostático y potencial.
27
4.4.
Potencial de una cargapuntual.
29
4.5.
Energía potencial de un sistema de cargas.
30
4.6.
Potencial debido a una distribución continua de carga.
31
4.7.
Relaciones de energía en un campo electrostático.
35
5.
Movimiento de partículas cargadas en el seno de un campo eléctrico.
Aplicaciones:
37
6.
Dipolo eléctrico. Momento dipolar. Acción de un campo sobre un dipolo.
40
Lección 1. Campo Electrostático enel vacío: Conceptos y resultados fundamentales
1.-
1
Carga eléctrica. Ley de Coulomb.
1.1.- Introducción. Carga eléctrica y distribuciones de carga.
La electrostática puede definirse como la parte de la física que se dedica al
estudio de la interacción entre cargas eléctricas en reposo1. Resulta conveniente, por
tanto, comenzar definiendo el concepto de carga eléctrica:
La carga eléctrica (q)es un atributo de las partículas fundamentales que la
poseen, que las caracteriza en su interacción electrostática con otras partículas
cargadas.
La experiencia demuestra que existen dos tipo de electrización, por lo que hay
dos tipos de carga que llamaremos positiva (+) y negativa (-). La carga neta de un
cuerpo es la suma algebraica de sus cargas (positivas y negativas). Un cuerpo con el
mismonúmero de carga positivas y negativas (Qneta= 0) se dice que es
eléctricamente neutro. La carga eléctrica tiene las siguientes propiedades:
• Esta cuantizada, es decir en la naturaleza existe una carga mínima que es la carga
del electrón. De esta forma cualquier cantidad de carga será un múltiplo de la carga
del electrón.
• La carga neta de un sistema aislado se conserva. Esto quiere decir quesiempre
que en un sistema cerrado se crea una carga positiva debe aparecer,
necesariamente otra negativa para que se cumpla el principio de conservación.
La unidad de
carga eléctrica en el sistema internacional es el Culombio (C).
Expresada en culombios, la carga del electrón vale: q e = 1.602 × 10 -19 C . Además
existen otras unidades de carga menos utilizadas entre las que podemos destacar la
unidadelectrostática (UEE) de carga, del sistema cgs. La equivalencia es: 1 C = 3×109
UEE. Evidentemente q e = 4.806 × 10 -10 UEE .
Para estudiar el comportamiento de un sistema de cargas en reposo
necesitamos saber cómo están distribuidas en el espacio. Para caracterizar la posición
de un conjunto de cargas en el espacio se utiliza el concepto de distribución de carga.
1
Es importante la restricciónde que las cargas estén en reposo porque cuando se consideran cargas en movimiento
aparecen, además de fenómenos eléctricos, fenómenos magnéticos que complican el problema. Por esto, en esta
lección nos restringiremos a la electrostática, y cuando aparezcan cargas en movimiento supondremos que éste es tan
lento que los fenómenos magnéticos asociados se pueden despreciar.
Apuntes de FundamentosFísicos de la Informática. (© Dr. J. García Rubiano)
Lección 1. Campo Electrostático en el vacío: Conceptos y resultados fundamentales
Una
Distribución
discreta
de
Z
cargas es aquélla en la que las partículas
están netamente diferenciadas
2
por
Q2
Q1
la
Q3
existencia de espacios vacíos entre ellas.
Una
distribución
de
este
tipo
queda
Q4
definida mediante las coordenadas de...
Campo
electrostático
en
el
vacío:
Conceptos
y
resultados fundamentales.
1.
2.
3.
4.
Carga eléctrica. Ley de Coulomb.
1
1.1.
Introducción. Carga eléctrica y distribuciones de carga.
1
1.2.
Ley de Coulomb.
4
Campo eléctrico. Líneas de Campo.
5
2.1.
Campo eléctrico.
5
2.2.
Líneas de campo.
9
Ley de Gauss. Aplicaciones.
12
3.1.
Caracterización vectorial de unasuperficie.
12
3.2.
Flujo del campo eléctrico.
13
3.3.
Ley de Gauss.
14
3.4.
Cálculo del campo eléctrico mediante la Ley de Gauss
17
Trabajo del campo electrostático. Energía potencia y potencial eléctrico.
23
4.1.
Trabajo de una fuerza.
23
4.2.
Energía potencial electrostática. Potencial eléctrico.
24
4.3.
Campo electrostático y potencial.
27
4.4.
Potencial de una cargapuntual.
29
4.5.
Energía potencial de un sistema de cargas.
30
4.6.
Potencial debido a una distribución continua de carga.
31
4.7.
Relaciones de energía en un campo electrostático.
35
5.
Movimiento de partículas cargadas en el seno de un campo eléctrico.
Aplicaciones:
37
6.
Dipolo eléctrico. Momento dipolar. Acción de un campo sobre un dipolo.
40
Lección 1. Campo Electrostático enel vacío: Conceptos y resultados fundamentales
1.-
1
Carga eléctrica. Ley de Coulomb.
1.1.- Introducción. Carga eléctrica y distribuciones de carga.
La electrostática puede definirse como la parte de la física que se dedica al
estudio de la interacción entre cargas eléctricas en reposo1. Resulta conveniente, por
tanto, comenzar definiendo el concepto de carga eléctrica:
La carga eléctrica (q)es un atributo de las partículas fundamentales que la
poseen, que las caracteriza en su interacción electrostática con otras partículas
cargadas.
La experiencia demuestra que existen dos tipo de electrización, por lo que hay
dos tipos de carga que llamaremos positiva (+) y negativa (-). La carga neta de un
cuerpo es la suma algebraica de sus cargas (positivas y negativas). Un cuerpo con el
mismonúmero de carga positivas y negativas (Qneta= 0) se dice que es
eléctricamente neutro. La carga eléctrica tiene las siguientes propiedades:
• Esta cuantizada, es decir en la naturaleza existe una carga mínima que es la carga
del electrón. De esta forma cualquier cantidad de carga será un múltiplo de la carga
del electrón.
• La carga neta de un sistema aislado se conserva. Esto quiere decir quesiempre
que en un sistema cerrado se crea una carga positiva debe aparecer,
necesariamente otra negativa para que se cumpla el principio de conservación.
La unidad de
carga eléctrica en el sistema internacional es el Culombio (C).
Expresada en culombios, la carga del electrón vale: q e = 1.602 × 10 -19 C . Además
existen otras unidades de carga menos utilizadas entre las que podemos destacar la
unidadelectrostática (UEE) de carga, del sistema cgs. La equivalencia es: 1 C = 3×109
UEE. Evidentemente q e = 4.806 × 10 -10 UEE .
Para estudiar el comportamiento de un sistema de cargas en reposo
necesitamos saber cómo están distribuidas en el espacio. Para caracterizar la posición
de un conjunto de cargas en el espacio se utiliza el concepto de distribución de carga.
1
Es importante la restricciónde que las cargas estén en reposo porque cuando se consideran cargas en movimiento
aparecen, además de fenómenos eléctricos, fenómenos magnéticos que complican el problema. Por esto, en esta
lección nos restringiremos a la electrostática, y cuando aparezcan cargas en movimiento supondremos que éste es tan
lento que los fenómenos magnéticos asociados se pueden despreciar.
Apuntes de FundamentosFísicos de la Informática. (© Dr. J. García Rubiano)
Lección 1. Campo Electrostático en el vacío: Conceptos y resultados fundamentales
Una
Distribución
discreta
de
Z
cargas es aquélla en la que las partículas
están netamente diferenciadas
2
por
Q2
Q1
la
Q3
existencia de espacios vacíos entre ellas.
Una
distribución
de
este
tipo
queda
Q4
definida mediante las coordenadas de...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.