CAMPO ELÉCTRICO.
Enviado por Rosa B • 27 de Abril de 2016 • Prácticas o problemas • 3.106 Palabras (13 Páginas) • 297 Visitas
CAPÍTULO II.
CAMPO ELÉCTRICO.
El concepto físico de campo.
Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para ejercer su influencia sobre otras cargas, de ahí que las fuerzas eléctricas sean consideradas fuerzas de acción a distancia. Cuando en la naturaleza se da una situación de este estilo, se recurre a la idea de campo para facilitar la descripción en términos físicos de la influencia que uno o más cuerpos ejercen sobre el espacio que les rodea.
La noción física de campo se corresponde con la de un espacio dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de un campo de fuerzas este viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir los efectos de las fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sitúa, a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es decir, la fuerza con que la tierra lo atrae. Dicha influencia gravitatoria se conoce como campo gravitatorio terrestre. De un modo análogo la física introduce la noción de campo magnético y también la de campo eléctrico o electrostático.
Campo Vectorial ( definición ):
Es un conjunto infinito de cantidades vectoriales asociada, cada una, a un punto en el espacio.
La idea de campo desarrollada por Michael Faraday (1791-1867) en el caso eléctrico, un campo eléctrico se extiende hacia fuera de toda carga y cubre la totalidad del espacio. Un campo eléctrico no es un ente material es un concepto.
El vector Campo Eléctrico ([pic 1]):
El vector campo eléctrico [pic 2] en un punto en el espacio está definido como la fuerza eléctrica [pic 3] que actúa sobre una carga de prueba positiva colocada en ese punto y dividida por la magnitud de la carga de prueba [pic 4]:
[pic 5] (1)
El vector campo eléctrico [pic 6] se le conoce como intensidad de campo eléctrico. Las unidades de [pic 7] son [pic 8].
La dirección del campo [pic 9], es la misma dirección de la fuerza debido a la carga [pic 10].
El campo eléctrico [pic 11] no depende de la carga de prueba, [pic 12] sólo describe el efecto de las cargas que crea el campo eléctrico en ese punto.
La carga de prueba [pic 13] debe ser infinitesimalmente pequeña de tal forma que su presencia no perturbe o altere la distribución original de carga.
Campo eléctrico debido a una carga puntual.
Considere una carga puntual q ubicada a una distancia r de una carga de prueba [pic 14].
[pic 15][pic 16]
Según la ley de Coulomb, la fuerza sobre esta carga de prueba [pic 17] es:
[pic 18] (2)
Sustituyendo la ec. (2) dentro de la ec. (1), tenemos:
[pic 19] (3)
donde [pic 20] es un vector unitario que está dirigido de q hacia [pic 21]. Si q es positiva, el campo está dirigido radialmente hacia fuera de ella. Si q es negativa, el campo está dirigido hacia ella.
La ec. (3) nos indica que [pic 22] es debido a la carga q en la posición de [pic 23], es decir, debido a una carga puntual q separada a una distancia r de la carga.
La magnitud del campo eléctrico para una carga puntual es:
[pic 24] (4)
La Superposición de los campos eléctricos.
La descripción de la influencia de una carga aislada en términos de campos puede generalizarse al caso de un sistema formado por dos o más cargas y extenderse posteriormente al estudio de un cuerpo cargado. La experiencia demuestra que las influencias de las cargas aisladas que constituyen el sistema son aditivas, es decir, se suman o superponen vectorialmente.
El [pic 25] total debido a un grupo de cargas es igual al vector resultante de la suma de los campos eléctricos de todas las cargas.
[pic 26] (5)
[pic 27] (6)
donde [pic 28] es la distancia de la i-enésima carga [pic 29], al punto P. (la ubicación de la carga de prueba), y [pic 30] es un vector unitario dirigido desde [pic 31] hasta P.
Líneas de campo eléctrico:
También se le conoce como líneas de fuerzas y se define como las líneas imaginarias trazadas de forma que su dirección en cualquier punto es igual a la del campo en ese punto. Se usan para describir el [pic 32] en alguna región del espacio. El campo [pic 33] siempre es tangente a las líneas de fuerza.
[pic 34][pic 35]
[pic 36][pic 37]
Nota: El campo eléctrico para dos placas paralelas siempre es uniforme excepto hacia las
regiones de los bordes.
Propiedades de las Líneas de [pic 38]:
1.- Las líneas de fuerzas indican la dirección del campo eléctrico, el campo apunta en la dirección tangente a las líneas de fuerza en cualquier punto.
2.- Las líneas se dibujan de manera que el campo [pic 39], sea proporcional al número de líneas que cruzan un área unitaria perpendicular a las líneas.
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