AUTOR: EDWIN GUTIÉRREZ
ASIGNATURA: FÍSICA
TEMA Nro. 3 CAMPO ELÉCTRICO
NIVEL: SEXTO DE SECUNDARIA
OBJETIVO: El estudiante deberá explicar el concepto de campo eléctrico mediante líneas de flujo y expresar cuantitativamente mediante fórmulas matemáticas.
CONTENIDO:
CAMPO ELÉCTRICO
Introducción.- Las cargas
eléctricas no precisan de ningún medio material para influir entre ellas, por
ello las fuerzas eléctricas son consideradas fuerzas de acción a distancia,
al igual que las fuerzas
gravitacionales y magnéticas.
Campo gravitatorio.- Es el
espacio que rodea a un planeta (en este caso la Tierra), y ejerce una fuerza de atracción sobre las
masas cercanas (fuerza gravitacional).
Toda masa “m”, crea un campo gravitacional alrededor de ella. La diferencia
de tamaño de la Tierra hace que el “campo gravitatorio” sea más influyente.
En un punto cercano a la Tierra, el campo
gravitacional se representa por:
Dónde:
g = Gravedad terrestre, es decir
campo que crea la Tierra. Llamada también aceleración de la gravedad
F = Fuerza gravitacional
m = Masa de prueba
Análogamente, se define el campo eléctrico.
Concepto de campo
eléctrico.- Campo eléctrico es toda
la región del espacio que rodea a toda carga eléctrica, en donde se observa la
acción de una fuerza sobre cualquier carga eléctrica.
Intensidad del campo eléctrico ( E ).- Es una magnitud vectorial que sirve para describir las características de un campo eléctrico.
Se define como;
La
intensidad del campo eléctrico ( E ) en un punto es la fuerza ( F ) que actúa
sobre la unidad de carga positiva ( q ) colocada en dicho punto.
a)
Módulo: El módulo de la intensidad del campo eléctrico es:
b) Dirección: La dirección
de E es radial a la
carga que produce el campo.
c) Sentido: El sentido
de E es el mismo
que la fuerza para una carga de prueba
positiva.
Las unidades de E son:
S.
I: c. g. s:
Intensidad del campo
eléctrico creado por una carga puntual.- Consideremos una carga de prueba q, colocada a una distancia r de una carga punto Q.
La fuerza entre ambas cargas
es:
(1)
La intensidad del campo
eléctrico sobre la carga de prueba es:
(2)
Reemplazando (1) en (2):
El módulo de la intensidad del
campo eléctrico creado por una carga eléctrica, es directamente proporcional al
valor de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la
carga al punto del campo eléctrico.
a) Si q es positiva el campo
eléctrico apunta radialmente hacia fuera.
b) Si q es negativa el campo
eléctrico apunta radialmente hacia dentro.
Principio de
superposición.- Para dos o
más cargas que producen campos eléctricos en un mismo punto, la intensidad
resultante es la suma vectorial de
todas las intensidades de campo que cada carga produce de manera independiente
en dicho lugar.
Líneas de campo eléctrico.- Las líneas de fuerza indican la dirección y el sentido en que se movería una carga de prueba positiva si
se situara en un campo eléctrico.
Puede realizarse una
representación gráfica para visualizar el campo eléctrico, dibujando líneas,
denominadas líneas de campo eléctrico,
las cuales están relacionadas con el campo en cualquier región del espacio de
la siguiente manera:
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Líneas de
campo eléctrico alrededor de una carga positiva.
|
Líneas de campo eléctrico
alrededor de una carga negativa.
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Líneas de
campo eléctrico alrededor de dos cargas positivas
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Líneas de
campo eléctrico alrededor de dos cargas: una positiva y otra negativa
|
Campo
eléctrico uniforme.- Es aquél en el cual el vector intensidad del campo eléctrico tiene
el mismo módulo, dirección y sentido en todos sus puntos, en cuyos caso las
líneas de campo eléctrico son equidistantes y paralelas.
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 con aceleración debido a la fuerza
electrostática.
El campo eléctrico ejerce una
fuerza:
La magnitud de la aceleración
es:
Siendo m la masa de la partícula.
El movimiento es con aceleración, por tanto las ecuaciones del M.R.U.V. con v0 = 0 dan:
El movimiento es con aceleración, por tanto las ecuaciones del M.R.U.V. con v0 = 0 dan:
Si la carga de prueba fuera negativa, ¿en qué sentido sería el movimiento?
Ejem. 1.- ¿Cuál es el campo eléctrico a una distancia de
25 cm de una carga de 4.0 μC?
Datos:
Solución:
Solución:
Q es la carga
que genera el campo eléctrico:
Ejem. 2.- Determinar el valor del campo eléctrico en el punto A sabiendo
que si se coloca un electrón en dicho punto recibe una fuerza de 6.4x10–14 N.
Solución:
Para un protón, el sentido de la fuerza es el mismo del campo, dado que es
una operación donde el escalar es positivo. Los vectores fuerza y campo son colineales y del mismo sentido.
Ejem. 3.- Dos cargas de –40 stC y +50
stC, están separadas una distancia de 40 cm. ¿Cuál es la intensidad del campo
eléctrico en el punto medio?
Datos: Incógnitas:
Solución: La
intensidad resultante, es la suma vectorial de las intensidades producidas por
q1 y q2 a una distancia
de 20 cm:
Los módulos de las
intensidades parciales son:
El módulo de la intensidad
total es:
BIBLIOGRAFÍA:
Walter Pérez Terrell |
Grupo
Editorial Megabyte
|
Raymond A
Serway
|
Física.
Tomo II. Editorial Normos S.A.
|
Jerry D.
Wilson
|
Física
Lander University. Segunda edición.
PHH. Prentice Hall
|
Paul Hewitt.
|
Física Conceptual,
|
Michel Valero
|
Física Fundamental 2. Editorial Norma
|
Halliday – Resnick
|
Física. Parte II.
Compañía Editorial Continental S. A. Mx.
|
Felix Aucalllanchi Velásquez.
|
Física. Editorial “San Marcos”. Lima - Perú
|
Jorge Mendoza
|
Física. Teoría y Problemas.
Ediciones Félix Maguiño. Lima – Perú
|
WEBGRAFÍA:
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