Examen 4. Tres caras de electricidad

CAMPO ELÉCTRICO

Definición:

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

Campo Eléctrico de una Carga Puntual

El campo eléctrico de una carga puntual se puede obtener de la ley de Coulomb: La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga puntual en todas las direcciones. Los círculos representan superficies equipotenciales esféricas.

  

El campo eléctrico de cualquier número de cargas puntuales, se puede obtener por la suma vectorial de los campos individuales. Un campo dirigido hacia fuera se toma como positivo; el campo de carga negativa está dirigido hacia el interior de la carga.

Esta expresión de campo eléctrico se puede obtener también, aplicando la ley de Gauss.

Considerando una superficie gausiana en forma de una esfera de radio r, el campo eléctrico tiene la misma magnitud en cada punto de la esfera y está dirigido hacia afuera. El flujo eléctrico es por tanto el campo eléctrico multiplicado por el área de la esfera.

El campo eléctrico en el radio r estará entonces dado por:

  

Si se coloca en r otra carga q, experimentará una fuerza

           

Ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas son transversales. Su campo eléctrico es perpendicular al magnético, y E × B señala siempre en el sentido de propagación.

El campo eléctrico de una onda que se propaga en el sentido positivo del eje Z, con el campo eléctrico oscilando en la dirección Y viene dado por:

 Este campo eléctrico lleva asociado el siguiente campo magnético:

El Vector Intensidad de Campo Eléctrico

Para que el concepto de campo sea útil es necesario encontrar una cantidad física que permita caracterizar adecuadamente en cada punto del espacio el campo creado por una distribución de cargas dada.

Esta cantidad es una magnitud vectorial, que se designa mediante la letra E, y que recibe el nombre de vector intensidad de campo el éctrico, vector campo el éctrico, o simplemente campo el éctrico. De finimos el vector campo el éctrico E en un punto como la fuerza que se ejerce sobre una carga prueba positiva q0 colocada en dicho punto dividida por el valor de la carga prueba q0 o, dicho de otro modo, la fuerza que se ejerce en dicho punto sobre la unidad de carga positiva: 

 (1)

donde Fq0 es la fuerza que se ejerce en dicho punto sobre la carga prueba q0. Por tanto, para determinar E en un punto se sit ua una carga prueba q0 en dicho punto y se mide la fuerza Fq0 que se ejerce sobre ella; el valor de E se obtendr a entonces usando (1).  En relaci on a E es interesante hacer notar los siguientes puntos:

las unidades de E en el sistema internacional son de Newton/Culombio; el valor de E depende s olo del punto en que se mide y de la distribuci on de cargas que crea el campo, pero no de la carga prueba q0 usada para determinar E mediante la relaci on (1). Se trata por tanto de una cantidad caracter stica de la distribuci on

de cargas que crea el campo y del punto considerado. una vez conocido el campo E en un punto, se puede determinar inmediatamente la fuerza que se ejercer a sobre una carga cualquiera q0 en dicho punto. De (1):

(2)

dado que el campo el ectrico lo describimos en cada punto mediante una magnitud vectorial (E) decimos que el campo el ectrico es un campo vectorial. Adem as, como la magnitud E es una fuerza (fuerza por unidad de carga) decimos que el campo el ectrico es un campo de fuerzas.

Distribuciones de superficie de carga

Suponemos ahora que tenemos una cierta distribuci on super cial de carga sobre una super cie S, de densidad de carga . La distribuci on se puede considerar como un conjunto de cargas puntuales: las cargas Δq=σΔa correspondientes a cada pequeño elemento de area Δa  de la distribuci on. El campo debido a una de estas cargas puntuales Δq en un cierto punto ser a:

Universidad Nacional Autonoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlan

Morales Segura Diana Elizabeth

2251    Quimica Industrial

Examen 4 Tres Caras de electricidad

Cibergrafia: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elesph.html#c1