Electromagnetismo |
Campo eléctrico La ley de Coulomb El motor de Franklin
Campo y potencial de dos cargas Dipolo eléctrico Línea de cargas. Ley de Gauss. Modelo atómico de Kelvin-Thomson La cubeta de Faraday Conductores Generador de Van de Graaf Carga inducida en un conductor Esfera conductora en un campo uniforme El péndulo que descarga un condensador. Condensador plano- paralelo Condensador cilíndrico Condensador con un dieléctrico. Fuerza sobre un dieléctrico Carga y descarga de un condensador |
Concepto de campo
Relaciones entre fuerzas y campos |
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| La ley de Coulomb nos describe la interacción entre dos cargas eléctricas del mismo o de distinto signo. La fuerza que ejerce la carga Q sobre otra carga q situada a una distancia r es.
La fuerza F es repulsiva si las cargas son del mismo signo y es atractiva si las cargas son de signo contrario.
Concepto de campoEs más útil, imaginar que cada uno de los cuerpos cargados modifica las propiedades del espacio que lo rodea con su sola presencia. Supongamos, que solamente está presente la carga Q, después de haber retirado la carga q del punto P. Se dice que la carga Q crea un campo eléctrico en el punto P. Al volver a poner la carga q en el punto P, cabe imaginar que la fuerza sobre esta carga la ejerce el campo eléctrico creado por la carga Q.
En la figura, hemos dibujado el campo en el punto P producido por una carga Q positiva y negativa respectivamente.
Energía potencialLa fuerza de atracción entre dos masas es conservativa, del mismo modo se puede demostrar que la fuerza de interacción entre cargas es conservativa. El trabajo de una fuerza conservativa es igual a la diferencia entre el valor inicial y el valor final de una función que solamente depende de las coordenadas que denominamos energía potencial.
La energía potencial viene dada por una fórmula similar a la energía potencial gravitatoria.
El nivel cero de energía potencial se ha tomado en el infinito.
Concepto de potencialDel mismo modo que hemos definido el campo eléctrico, el potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q, que definimos como la energía potencial de la unidad de carga positiva imaginariamente situada en P. El potencial es una magnitud escalar.
La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el volt (V).
Relaciones entre fuerzas y campos
Relaciones entre campo y diferencia de potencialLa relación entre campo eléctrico conservativo y el potencial es.
En la figura, vemos la interpretación geométrica. La diferencia de potencial es el área bajo la curva entre las posiciones A y B. Cuando el campo es constante VA-VB=Ed que es el área del rectángulo sombreado. El campo eléctrico E es conservativo lo que quiere decir que en un camino cerrado se cumple
Dado el potencial V podemos calcular el vector campo eléctrico E, mediante el operador diferencial gradiente.
Trabajo realizado por el campo eléctricoEl trabajo que realiza el campo eléctrico sobre una carga q cuando se mueve desde una posición en el que el potencial es VA a otro lugar en el que el potencial es VB es
El campo eléctrico realiza un trabajo W cuando una carga positiva q se
mueve desde un lugar A en el que el potencial es alto a otro B en el que el
potencial es más bajo. Si q>0 y VA>VB entonces W>0. Una fuerza externa tendrá que realizar un trabajo para trasladar una carga positiva q
desde un lugar B en el que el potencial es más bajo hacia otro lugar A en el que el
potencial más alto. |
Campo y potencial de
una carga puntual
