Universitario

CAMPO ELÉCTRICO
1. INTRODUCCIÓN

Un campo eléctrico es una región en la cual se manifiestan fuerzas de atracción o repulsión entre cargas.

Una carga de prueba es una carga considerada siempre positiva, que puede ser desplazada de un punto a otro, alrededor de otra carga (negativa o positiva) con el objeto de verificar la existencia de un campo eléctrico.

2. INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICOEN UN PUNTO

Se tiene una carga puntual q, que genera a su alrededor un campo eléctrico. Dentro de éste campo se ubica una carga de prueba que es repelida /atraída con una fuerza F, fuerza generada por efecto de la carga q.

q
+

P F
q0

q
-

F

P

q0

Teniendo en cuenta lo anterior, se puede definir operacionalmente el campo eléctrico E, así

ur ur F E= q0
La expresiónanterior caracteriza al vector campo eléctrico, que escrito en módulo representará a la magnitud del campo eléctrico. Se puede definir que: El vector campo eléctrico E en un punto del espacio, está definido como la fuerza eléctrica F que actúa sobre una carga de prueba positiva colocada en ese punto y dividida por la magnitud de la carga de prueba q0. Las unidades del campo eléctrico sonNewton/Coulomb (N/C)

Observaciones:

-

E es el campo externo a la carga de prueba, no es el campo producido por la carga de prueba.

-

La dirección del vector E es la misma que la de la fuerza F y su sentido es el de la fuerza que actúa en la carga de prueba positiva. Se concluye entonces que si la carga puntual

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es positiva, el vectorE en un punto P, se aleja de la carga, y si la carga es negativa el vector E está dirigido hacia la carga.

3. LÍNEAS DE FUERZA DE UN CAMPO ELÉCTRICO

Una línea de fuerza es una línea imaginaria que presenta la propiedad de que el vector campo eléctrico E sea tangente a ella en cada uno de sus puntos.

+

-

Como se puede observar las líneas de fuerza se generan de forma radial a lacarga puntual, bien sea positiva o negativa. Sus propiedades son las siguientes:

-

Dos líneas de fuerza de un mismo punto nunca se cruzan. Las líneas de fuerza se inician en una carga positiva y terminan en una carga negativa. La tangente a una línea de fuerza en cada punto es la dirección de E en ese punto.

4. MAGINUTD DEL CAMPO ELÉCTRICO CREADO POR UNA CARGA PUNTUAL

La magnitud delcampo eléctrico creado por una carga puntual, viene dada por la siguiente expresión:

ur q E = K. 2 r
Si el campo es creado por varias cargas puntuales, el campo resultante se determina a través de una suma vectorial.

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El campo eléctrico total debido a un grupo de cargas, es igual al vector resultante de la suma de los campos eléctricosde todas las cargas.

5. MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS CARGADAS EN UN CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

En el caso que se va a estudiar, hay que destacar que el vector E tenga igual magnitud, dirección y sentido en todos los puntos, es decir, lo que se conoce como un campo uniforme. Para conseguirlo se consideran dos placas planas paralelas, con cargas iguales en magnitud pero de signos opuestos,separadas por una distancia d, la cual es muy pequeña en comparación a las dimensiones de las placas. Entre las placas se establece un campo eléctrico E, desde la placa positiva hacia la positiva.

En este caso hay que considerar otras fórmulas adicionales:

Cuando V0 es paralelo al campo uniforme:

Vf = V0 + a.t
Vf 2 = V0 2 + 2a.d

Velocidad final en función del tiempo Velocidad final en funciónde la distancia que separa las placas Distancia vertical

y = V0 .t +
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Cuando V0 es perpendicular al campo uniforme: la velocidad tiene componente vertical y horizontal.

V0 x = V0
x = V0 x .t

V0 y = 0

a.t 2 y= 2 V fy = a.t V fx = 0

En ambos casos la expresión para la aceleración y el campo entre las placas son...