Lineas De Fuerza

Introducción

El principal objetivo de este trabajo está basado en el análisis de las líneas de fuerza mediante conceptos que nos ayudaran a tener conocimiento sobre lo que es y cómo funcionan.

Aparte del punto anterior y complementando en cierto modo este desarrollo del tema, también se darán a conocer las bases para la aplicación, tratando de comprender claramente cada uno de losconceptos a partir de ejemplos técnicos y cotidianos.

LINEAS DE FUERZA

Las líneas de fuerza indican en cada punto la dirección que tiene el campo eléctrico (E). Estas líneas nunca se cruzan entre si, y mientras más cercanas estén significa que el campo eléctrico es mas intenso.

Sin embargo hay que tomar en cuenta de que para un campo eléctrico determinado el número de líneas de fuerza es elmismo. Las líneas de fuerza de un campo eléctrico siempre inician en la carga positiva y terminan en la carga negativa.

Faraday fue un físico ingles, quién estudió los fenómenos provocados por las cargas eléctricas estáticas, y durante sus investigaciones consideró que el campo eléctrico por sus propiedades físicas podía ser representado mediante líneas imaginarias de fuerza, las cuales son radialesa las cargas eléctricas pero tangentes a la dirección del campo eléctrico para cualquier punto, de esta manera explicó la existencia de la fuerza de atracción o de repulsión cuando ínter actúan cuerpos electrizados.
De sus investigaciones, Faraday comprobó experimentalmente que las líneas de fuerza emergen o salen de las cargas eléctricas positivas, pero inciden o entran a las cargas eléctricasnegativas, como resultado de sus estudios experimentales, en 1934 Faraday concluyó que las líneas de fuerza tienen las siguientes propiedades físicas:

a). Las líneas de fuerza de campo eléctrico salen de las cargas eléctricas positivas y entran a las cargas eléctricas negativas.
b). En cada punto del espacio solo pasa una línea de fuerza, pero si se cruzan dos o más, entonces deberá calcularsela línea de fuerza resultante a través de una suma vectorial.
c). La densidad de líneas de fuerza de campo eléctrico es proporcional a la intensidad de campo eléctrico a la que llamó Flujo Eléctrico (f).

Espectro del campo eléctrico.

Con base a las conclusiones obtenidas por Faraday, el espectro del campo eléctrico se puede definir como. La representación gráfica del campo eléctrico paracada una de las cargas eléctricas como se muestra en la figura 1.8. 

Ecuaciones:

Para una única carga puntual las líneas de fuerza del campo eléctrico serán radiales partiendo (o llegando) todas ellas del punto donde se encuentra la carga.
Geométricamente también se pueden dibujar las líneas de fuerza. Para ello hay que tomar como premisa fundamental el que las líneas de fuerza deben sertangentes al vector campo. Si consideramos un elemento de línea en un punto dado, y es paralelo en ese punto al vector campo, entonces se verifica que:
 

 
Conociendo las ecuaciones del campo eléctrico, se puede obtener una ecuación diferencial cuya integración nos dará la familia de curvas. A título de ejemplo, en el caso de un sistema de coordenadas cartesiano, la ecuación diferencial que hayque resolver es:
 

Ejemplo. Si tenemos una sola carga puntual, todas las líneas de campo son rectas que parten radialmente de la carga en las tres direcciones del espacio. Si nos limitamos a las líneas de campo contenidas en el plano cartesiano XY, el problema
se simplifica y nos queda la razón entre  es , de modo que:

siendo C la constante de integración. Este resultado se puede escribircomo:

que es la ecuación de una recta que pasa por el origen, como era de esperar.

Las líneas de fuerza son aquellas líneas en las que el campo eléctrico es tangente a ellas en todos sus puntos. De acuerdo con esta definición las líneas del campo eléctrico creado por una carga puntual serán rectas que pasen por dicha carga y las del campo eléctrico creado por un dipolo que es un conjunto...