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Precisiones sobre Cuerpos Conductores
 

Precisiones sobre Cuerpos Conductores

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Precisiones sobre Cuerpos Conductores

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Teoría Electromagnética I
FIEC - ESPOL

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    Precisiones sobre Cuerpos Conductores Precisiones sobre Cuerpos Conductores Document Transcript

    • FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO ING. ALBERTO TAMA FRANCO - ESPOL 46 PRECISIONES SOBRE CUERPOS CONDUCTORES Un conductor posee abundante carga eléctrica con libertad de desplazamiento. Considérese el conductor aislado que se muestra a continuación (a). Cuando se aplica un campo eléctrico externo Eo , las cargas libres positivas, son impulsadas en igual dirección que la del campo aplicado, mientras que las cargas libres negativas, se mueven en la dirección contraria. Esta migración de cargas ocurre muy rápidamente. Las cargas libres realizan dos acciones. Primero, se acumulan en las superficies del conductor y forman lo que se conoce con el nombre de carga superficial inducida. Segundo, las cargas inducidas establecen un campo inducido interno Ei . El resultado final se ilustra en la figura (b).     Eo Eo  Ei    0      Eo Eo  Ei    E 0     Eo Eo      a  Un conductor aislado bajo la influencia  b  Un conductor tiene un campo eléctrico de un campo eléctrico aplicado. de cero en condiciones estáticas . De todo lo expuesto anteriormente, se desprenden las siguientes propiedades: El campo electrostático es nulo dentro del conductor. Como dentro del conductor hay partículas cargadas libres, si hubiera campo, estas partículas se moverían y la situación no sería electrostática. No existe densidad de carga volumétrica en el interior de un conductor. Como el campo dentro del conductor es cero, entonces:  s E 0    E M   0   s  0 o
    • FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO ING. ALBERTO TAMA FRANCO - ESPOL 47 Estas dos propiedades llevan a que la presencia de un campo en la región donde se halla un cuerpo conductor haga que rápidamente las partículas cargadas de su interior se redistribuyan en su superficie para anular el campo en su interior. Si el cuerpo está cargado, la carga neta se distribuye sobre la superficie. Las líneas de campo electrostático exteriores son normales a las superficies conductoras. En general, el campo exterior sobre la superficie del conductor se puede descomponer en una componente normal y otra tangencial a la superficie. La componente tangencial produciría fuerzas y movimiento en las partículas cargadas en la superficie del conductor. Como esto no es posible en una situación electrostática, la componente tangencial debe ser nula. No hay restricción sobre la componente normal debido a que las partículas cargadas no pueden atravesar la superficie (para campos no demasiado intensos) por la existencia de una barrera de potencial entre el sólido y su ambiente. Como las líneas de campo son perpendiculares a la superficie del conductor en todo punto, la superficie de un cuerpo conductor es una superficie equipotencial. Como además en todo el interior del conductor no hay campo, no hay diferencia de potencial entre dos pares de puntos cualesquiera del conductor. Entonces, todo el cuerpo conductor es un volumen equipotencial. La redistribución de las partículas cargadas en un conductor, frente a un campo aplicado, es un caso de inducción electrostática. La carga inducida está ligada con la capacidad que tiene el conductor, tópico que será tratado en el capítulo 3. El campo sobre la superficie de cuerpos conductores depende del radio de curvatura local. Evidencia experimental y soportada en cálculos, determina que en un cuerpo conductor de forma variada, el campo será más intenso en las regiones de mayor curvatura (menor radio). Por lo tanto, regiones con puntas y esquinas, deben evitarse en las instalaciones de alta tensión. En presencia de campos electrostáticos, la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera A y B , es la misma, sin importar: la forma, tamaño u orientación de la trayectoria seleccionada. E E B A