Matematicas

Campo y potencial eléctricos. Introducción.

RESUMEN DE LO VISTO EN FISICA I

Movimiento de cualquier sistema.

- Definiciones de la cinemática.
- Leyes de Newton.

- Definición de vector posición.
Cinemática

- Definición de vector velocidad.

- Definición de vector aceleración.
- 1ª Ley de Newton: Fuerzas responsables de
aceleración.
Leyes de Newton.

- 2ª Ley de Newton:Masa inercial responsable
del efecto de una fuerza concreta.

- 3ª Ley de Newton: Acción-Reacción
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Campo y potencial eléctricos. Introducción.

RESUMEN DE LO VISTO EN FISICA I
- Fuerza gravitatoria.
Origen de las fuerzas
(Fuerzas fundamentales en la naturaleza)

- Fuerza electromagnética.

- Fuerza nuclear fuerte.
- Fuerza nuclear débil.

ESQUEMA DE DESARROLLO
1.-Introducción.
2.- Carga eléctrica.
3.- Ley de Coulomb.
4.- Campo eléctrico.
5.- Flujo eléctrico. Ley de Gauss.
6.- Potencial eléctrico.
7.- Energía electrostática.
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Campo y potencial eléctricos. Carga eléctrica.

Carga eléctrica
Las partículas además de poseer, desde el punto de vista físico, una característica llamada
masa, relacionada con sus propiedades mecánicas,poseen una característica llamada carga, relacionada
con sus propiedades eléctricas. Se encuentra experimentalmente que la carga cumple las siguientes
propiedades:

a).- Existen dos tipos de carga eléctrica.

A diferencia de la fuerza gravitatoria que es siempre
atractiva, la fuerza eléctrica puede ser atractiva o repulsiva. Ello es consecuencia de la existencia de dos tipos de carga, quees costumbre llamar positivas y negativas.

b).- Aditividad.

La carga total de un conjunto de partículas es la suma algebraica (teniendo en cuenta el signo) de sus

cargas individuales.

c).- Cuantificación.

La carga se presenta en unidades discretas, no continuas. El protón y el electrón poseen las
anteriores unidades de carga, tomándose la del protón como la carga positiva y la delelectrón como la negativa.

d).- La carga se conserva.

En todo proceso (salvo si hay una perdida de masa), la carga total de las partículas se

conserva.

e).- Las cargas de igual signo se repelen y las de igual signo se atraen.
En el sistema internacional la carga se mide en culombios (C). La carga elemental vale

e=1.6021 10-19 C
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Campo y potencial eléctricos. Leyde Coulomb.

Ley de Coulomb
La fuerza eléctrica que una partícula puntual con carga q ejerce sobre otra con carga q’ es
proporcional al producto de sus cargas, inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que
las separa (r), y con dirección en la recta que las une.

1 qq
Fe 
uˆr
2
40 r
1/(4πε0) es la constante de proporcionalidad que es además universal y que en elsistema internacional
toma el valor

1
 8.98755179  109 N  m2 /C2  9  109 N  m2 /C2
40
Por otro lado, ε0 es obviamente también una constante universal que se llama constante dieléctrica del
vacío y cuyo valor es

0  8.854187818 1012 C2 /N  m2

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Campo y potencial eléctricos. Ley de Coulomb.

Principio de superposición
Si existen más de dos partículascargadas (q1, q2,.., qn+1), la fuerza eléctrica total que
experimenta una de ella, es igual a la suma (vectorial) de la fuerza debida a cada una de las
otras partículas, dada por la ley de Coulomb. Así por ejemplo si consideramos la fuerza
eléctrica que actúa sobre qn+1
n

Fn 1  F1,n 1  F2,n 1  ...  Fn ,n 1   Fi ,n 1
i 1

1 qi qn 1
Fi ,n 1 
uˆi
2
40 ri
Ejemplo 1.- Trescargas puntuales se
encuentran sobre el eje x; q1 = 25 nC está en el
origen, q2 = -10 nC está en x = 2 m, y q0 = 20
nC está en x = 3,5 m (figura). Determinar la
fuerza ejercida por q1 y q2 sobre q0.

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Campo y potencial eléctricos. Campo eléctrico.

Definición de campo eléctrico
Como acabamos de ver, dado un conjunto de cargas (q1, q2,.., qn) en el espacio y una carga...