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CAMPO ELECTRICO

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CAMPO ELECTRICO

  1. 1. Luis Gonzalo Revelo Pabón 1 I.E.M.María GorettiCAMPO ELECTRICO (E)El campo eléctrico (E) es el espacio que rodea a una carga eléctrica (+Q, o -Q), (llamada cargafuente) donde toda carga (+q) (llamada carga de prueba) que se encuentra en el campo eléctri-co soportara una fuerza eléctrica (F) de repulsión o de atracción.Representación del Campo eléctrico y de las líneas de campo eléctrico (E)El campo eléctrico es una cantidad vectorial. Una forma de representar al campo eléctrico esusando líneas de fuerza, concepto que fue introducido por el físico inglés Michael FaradaySi se trata del campo eléctrico creado por una carga positiva +Q, entonces las líneas de fuerzaserán rectas radiales que salen de +Q y se pierden hacia el infinito. En cambio, el campo eléc-trico producido por una carga negativa -Q las líneas de fuerzas son radiales que vienen delinfinito y terminan en la carga.LINEAS DE FUERZA ALREDEDOR DE UN DIPOLO (dos cargas) Un dipolo está formado por dos cargas separadas a una cierta distancia. Las cargas pueden ser del mismo signo o de signo contrario. Entonces las líneas del campo eléctrico alrededor de un dipolo tienen la siguiente forma:
  2. 2. Luis Gonzalo Revelo Pabón 2 I.E.M.María GorettiIntensidad del Campo eléctrico en un pun-to.Una carga positiva +Q o negativa –Q crea a sualrededor un campo eléctrico que se manifies-ta cuando se coloca una carga de prueba en elcampo eléctrico observando en la carga deprueba un efecto de una fuerza de atracción ode repulsión. Si en el punto O del espacio hay una cargapuntual fija +Q que se llama Carga Fuente y,dentro del campo eléctrico generado por estacarga se coloca a una distancia r una carga+q, que se llama Carga de Prueba, (punto P)entonces sobre ésta carga actúa una fuerzaeléctrica repulsiva F. La fuerza que la Carga Fuente +Q ejerce sobre la Car- ga de Prueba +q situada en un punto determinado del campo es directamente proporcional a esta carga. Por lo tanto, en un punto cualquiera del campo eléctrico al dividir la fuerza eléctrica F, entre el valor de la carga de prueba +q este valor será siempre constante. Esta constante se la designa por E y se llama Intensidad del Campo Eléctrico en ese punto. Es decir que: La intensidad E del campo eléctrico en un punto se mide por el cociente entre la fuerza F que ejerce el campo sobre una carga de prueba positiva +q, colocada a una distancia r de la carga fuente Q.La dirección del vector de la intensidad delcampo eléctrico E en un punto cualquiera delcampo coincide con la dirección de r y su sen-tido coincide con el de la fuerza eléctrica F queactúa sobre una carga de prueba positivacolocada en dicho punto.. Debemos tener en cuenta que: La carga fuente (±Q) es la que crea el campo eléctrico y no de la carga de prueba (q) que se sitúa en él. Cuando mayor es la carga ±Q, mayor es la intensidad del campo eléctrico creado por ella. Cuando más se aleja la carga de prueba q de la carga ±Q, entonces más débil será la intensidad del campo eléctrico. La carga de prueba q, siempre se la toma positiva.En el Sistema Internacional (S.I) la unidad defuerza es el Newton (N) y la unidad de cargaeléctrica es el Coulomb (C). Por lo tanto en elS.I la unidad de medida de la intensidad del
  3. 3. Luis Gonzalo Revelo Pabón 3 I.E.M.María Goretticampo eléctrico es el N/C. Intensidad del campo originado por una carga fuente puntual Considere una carga fuente + Q y situamos una carga de prueba +q a una distancia r de Q. Entonces el módu- lo de la fuerza que actúa sobre la carga de prueba, está dada por la Ley de Coulomb es: Dividiendo por q los dos miembros de la igualdad se tiene que: peroQue es el módulo de la intensidad del campo eléctrico E en el punto donde está situada la carga qo. Porconsiguiente:Esta ecuación permite determinar el módulo de la intensidad del campo eléctrico asociada a una cargafuente Q. Si la carga fuente Q es positiva entonces el vector del campo E está dirigido hacia afuera de la carga. En cambio si la carga fuente Q es negativa, entonces el vector campo E está dirigido hacia la carga.Intensidad del campo originado por unadistribución de cargas puntualesAl representar una distribución de cargas fuen-tes puntuales +q1, +q2 y +q3 fijas en diferentespuntos del espacio cuyas distancias entre lascargas y el punto P son respectivamente r1, r2y r3Por lo tanto las intensidades de los camposeléctricos que cada una de las cargas fuentesoriginan en P son E1, E2 y E3. Donde la inten-sidad del campo resultante ER en el punto P seobtiene calculando separadamente las intensi-dades E1, E2 y E3 que cada una de las cargasfuentes origina en el punto P luego se efectúala suma vectorial de estas intensidades.Es decir: ER = E1+ E2 +E3Para n cargas fuentes se tiene, en general:
  4. 4. Luis Gonzalo Revelo Pabón 4 I.E.M.María GorettiER = E1+ E2 + E3...+ En , llamado PRINCIPIODE SUPERPOSICIÓN DE LOS CAM-POS ELÉCTRICOS El Campo Eléctrico Uniforme Se llama campo eléctrico uniforme u homogéneo a aquel campo que está representado por líneas de fuerzas paralelas e igualmente espaciadas; en cuyos puntos la intensidad del campo eléctrico es siempre la misma en módulo, dirección, y sentido. Características del campo eléctrico Uniforme:  La fuerza eléctrica (F) que actúa sobre una carga positiva, tiene igual sentido que el campo eléctrico.  La fuerza eléctrica (F) que actúa sobre una carga negativa, tiene sentido opuesto al campo eléctrico.  En ambos casos la fuerza eléctrica (F) que ac- túa sobre la carga eléctrica q, es igual a: F=qE Movimiento de cargas puntuales en un campo eléctrico uniforme. Considere una partícula de masa m y carga + q que se coloca en reposo dentro de un campo eléctrico uniforme y luego se deja en libertad.Como la partícula tiene carga positiva, es repelida por la placa positiva y atraída por la carga negativa.Su movimiento es análogo al de un objeto que cae libremente en el campo gravitatorio terrestre. Enefecto, en cualquier punto entre las placas la intensidad del campo eléctrico es en módulo: →Esta fuerza de módulo F es constante y originaen la partícula de masa m una aceleraciónconstante que viene dada, en módulo, por:Como la partícula parte del reposo, se aplicanlas ecuaciones del movimiento uniformementevariado con velocidad inicial nula (V0 = 0). Setiene así: Velocidad final: Desplazamiento: Velocidad final √
  5. 5. Luis Gonzalo Revelo Pabón 5 I.E.M.María GorettiSi la partícula es un electrón (cuya masa es m y carga e) que se dispara con rapidez inicial V0 perpendi-cularmente a un campo eléctrico uniforme la partícula describe una trayectoria parabólica mientras semueve dentro del par de placas que originan el campo.El movimiento de la partícula dentro del campo eléctrico es análogo al de un proyectil que es disparadohorizontalmente con velocidad inicial V0 en el campo gravitatorio terrestre, por lo que se aplican lasecuaciones correspondientes al lanzamiento horizontal.

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