El campo eléctrico

Electromagnetismo

Colaboración de Domaniom para el canal #fisica (IRC Hispano). http://fisica.urbenalia.com

CAMPO ELÉCTRICO

El campo eléctrico se define como el espacio en el que colocada una partícula cargada ésta experimenta una fuerza, llamada fuerza eléctrica.

. Qq .

1

9 2 -2

ε

Fe = k 2 ur

r

k =

4πε o

= 9 ⋅10

N•m •C

ε rela =

o

El campo viene descrito por tres elementos:

▪ Intensidad en cada uno de sus puntos.

▪ Líneas de campo.

▪ Potencial en cada uno de sus puntos. INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO:

Es la fuerza que hace el campo por unidad de carga. Se mide en N/C.

La intensidad de campo en un punto es tangente a la línea de campo que pasa por ese punto.

Principio de superposición:

. F Q E = = k

q r 2 r

El campo eléctrico generado en un punto por un conjunto de cargas es la suma vectorial de las

intensidades que generan cada una de las cargas en ese punto.

LÍNEAS DE CAMPO:

- Las líneas de campo salen de las cargas positivas y van hacia las cargas negativas.

- Son tangentes al vector E en cada uno de sus puntos.

- El número de líneas que salgan de la carga positiva o entren en la negativa debe ser proporcional a dicha carga.

- Las líneas de campo no pueden cortarse, pues en ese punto se producirían dos vectores de campo distintos, lo que sería absurdo.

- Las líneas de campo son rectas paralelas si el campo es uniforme.

POTENCIAL ELÉCTRICO:

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que haría el campo para llevar la unidad de carga desde œ hasta ese punto.

V = kQ

A

para

rB → ∞, VB = 0

En un punto A desde fuera del campo.

Wcampo = −∆U = U A − U B

Si el trabajo es ejercido sobre el campo, será 6U.

La diferencia de potencial entre dos puntos (A y B) viene dada por:

B . .

ƒA E ⋅ dr = −∆V = VA − VB

En un campo uniforme, se llega a que: (siendo d la distancia entre estos dos puntos)

∆V = VB − VA = Ed

El potencial determinado por un campo generado por un sistema de cargas es la suma algebraica de los potenciales que generarían cada una de las cargas independientes en ese punto.

El potencial de los puntos que se encuentran a la misma distancia de la carga que genera el campo es el mismo. Las superficies que determinan se denominan superficies equipotenciales.

Energía: (U ≡ Ep)

E = K Qq

p r

∆E p

∆V =

q

E p

FLUJO:

Si hacemos

rB → ∞,

VB = 0

. .

VA =

q

φE = ƒ E ⋅ dS

S

Teorema de Gauss para el campo eléctrico:

. .

q

ƒ E ⋅ dS = int

S ε

- El flujo a través de una superficie cerrada es nulo (entran el mismo número de líneas de campo que el que sale), salvo que la carga esté en su interior.

- El flujo en el interior de una esfera en equilibrio electrostático cuya superficie está cargada es nulo; no existe campo en su interior. V es cte.

- Sin embargo, para puntos exteriores se comporta como una carga puntual.

- El campo eléctrico en las proximidades de una lámina cargada delgada e indefinida en equilibrio electrostático es:

Y en un condensador de placas plano-paralelas:

E = σ

2ε

E = σ

ε

Densidad superficial de carga:

σ = Q

S

CAMPO MAGNÉTICO

Se dice que existe un campo magnético en un punto del espacio cuando una carga colocada en ese punto con una velocidad distinta de cero sufre un desvío lateral debido a una fuerza magnética. La fuerza magnética es siempre perpendicular a la velocidad.

Según el tipo de materiales, el imán o la carga introducida en un campo magnético se comportan de una manera determinada, esto lo explica la:

Teoría de dominios magnéticos:

Se admite que las sustancias ferromagnéticas y paramagnéticas (éstas últimas en menor grado)

están formadas por pequeñas regiones en las que sus átomos tienen la misma orientación, estas regiones se denominan dominios. Así, estos dipolos en presencia de un campo magnético externo se orientan en la misma dirección y sentido que el imán exterior generador del campo. Con las sustancias diamagnéticas algunos dipolos atómicos se orientan en sentido contrario al campo magnético exterior.

- Sustancias ferromagnéticas: Son fuertemente atraídas por un imán y fácilmente imantables. Pueden formarse imanes temporales e imanes permanentes, por ejemplo con

el acero. (Fe, Co, Ni, acero...)

µ >> 1

- Sustancias paramagnéticas: Son atraídas débilmente por un imán y apenas se imantan.

La orientación de sus dipolos atómicos es débil. (Al)

µ ≥ 1

- Sustancias diamagnéticas: Son repelidas débilmente por un imán (Cu, Ag, Pb...). µ ≤ 1

INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO:

Sigue el sentido y es tangente a la línea de campo que pasa por el punto a estudiar.

• Ley de Lorentz:

. . .

Fmag = q v × B

F = qvB ⋅ sin α

La dirección y sentido de la fuerza se establece con la regla de la mano dcha. o la del sacacorchos.

(Regla de la mano derecha o del pulgar): Se coloca la mano siguiendo la dirección y sentido del primer vector del producto vectorial y posteriormente se gira hacia el otro vector del producto. El pulgar extendido dará la dirección

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