Módulo II.- Campo Eléctrico

Vamos por el módulo II, el campo eléctrico. Muy parecido al anterior, así que ya verás que en un periquete lo tienes repasado 🙂

 

MÓDULO II.- CAMPO ELÉCTRICO

Aquí estudiamos la interacción entre cargas eléctricas en reposo. La ley que expresa el valor de la fuerza entre dos cuerpos es la Ley de Coulomb:  ; donde el valor de K = , que, en el vacío toma un valor de  9.10⁹ Nm²/C^2.

Si las cargas tienen el mismo signo, la fuerza es de repulsión y si tienen distinto signo, es de atracción.

 

CAMPO ELÉCTRICO: Es la perturbación que genera un cuerpo por el hecho de tener carga eléctrica.

Si la carga es positiva, el campo eléctrico será de repulsión, es decir, se aleja de la carga, y si es negativa, será de atracción, es decir, se acerca a la carga.

Las líneas de campo eléctrico:

• Las de una carga puntual son radiales y si la carga es positiva se alejan de ella y si es negativa, se acercan
• Son tangentes en cada punto al vector intensidad de campo y tienen su mismo sentido
• Se originan en cargas positiva denominadas fuentes de campo y terminan en las negativas, llamadas sumideros de campo. Aunque también pueden comenzar o terminar en el infinito
• La densidad de líneas de campo es proporcional al módulo de la intensidad de campo
• No pueden cortarse

 

INTENSIDAD CAMPO ELÉCTRICO: Es la fuerza por unidad de carga situada en un punto. 

También cumple el principio de superposición y es conservativo.

 

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA: Ep =

Si la energía potencial es positiva, las cargas serán del mismo signo y por tanto, la fuerza de repulsión; y por tanto, si las cargas se separan, el trabajo será realizado por el campo. El sistema pierde energía.

Si la energía potencial es negativa, las cargas serán de distinto signo y por tanto, la fuerza de atracción. Si las cargas se acercan, el trabajo será realizado por una fuerza externa al campo. El sistema gana energía.

 

TRABAJO: W = – (Ep_f – Ep₀) =

Si el trabajo es positivo, el proceso será espontaneo; lo realiza el campo.

Si el trabajo es negativo, el proceso no era espontaneo; lo realiza una fuerza externa al campo.

Si el trabajo es igual a cero, es nulo; no se realiza trabajo, nos encontramos ante una superficie equipotencial.

 

POTENCIAL ELÉCTRICO: V =

 

CONDENSADORES

Un condensador plano es un dispositivo formado por dos láminas paralelas con cargas iguales en cada placa, pero de distinto signo (una placa es la positiva y la otra la negativa).

El campo eléctrico entre las placas es uniforme

En los condensadores:

• La intensidad del campo eléctrico apunta hacia potenciales decrecientes, es decir, hacia la placa negativa
• Las superficies equipotenciales, son perpendiculares a las líneas de campo, luego son paralelas a las placas del condensador
• La capacidad de un condensador  , donde S es la superficie de las placas y d es la distancia entre placas.

El condensador solo crea campo eléctrico en su interior, es uniforme, de módulo  y con sentido de la placa positiva a la negativa

 

FLUJO ELÉCTRICO: Es el número de líneas de campo que atraviesan una superficie.

Si el campo eléctrico es uniforme, su expresión es

Si = 0, no hay campo, no hay flujo

Si = 0, no hay superficie, no hay flujo

Si = 0, = 90⁰ o = 270⁰, por tanto el campo es paralelo a la superficie

Si el campo eléctrico no es uniforme,   que utilizaremos la Ley de gauss, que dice que:

Densidad de carga superficial:

Densidad lineal de carga:

 

SEMEJANZAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO GRAVITATORIO:

• El campo gravitatorio es creado por una masa puntual, así como el eléctrico es creado por una carga puntual.
• Las líneas de campo de ambos son abiertas y tienen simetría esférica. Además, son perpendiculares a las superficies equipotenciales y abiertas.
• Son campos conservativos. El trabajo realizado en una trayectoria cerrada es cero, puesto que este solo depende de su posición inicial y final.
• La intensidad de campo es directamente proporcional a la masa o a la carga que lo crea e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la masa o carga y el punto donde lo estemos calculando.

 

DIFERENCIAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO GRAVITATORIO:

• Las fuerzas gravitatorias son atractivas, mientras que las eléctricas pueden ser de atracción o repulsión
• Las líneas de campo gravitatorio parten del infinito y terminan en un sumidero. Las de campo eléctrico se originan en cargas positivas (fuentes) y terminan en cargas negativas (sumideros)
• La constante gravitatoria G es universal, siempre vale lo mismo. Pero la constante K, depende del medio.
• El campo gravitatorio atraviesa todos los cuerpos (no puede apantallarse), mientras que el campo eléctrico sí puede apantallarse.
• Todo cuerpo material crea un campo gravitatorio, sin embargo no todo cuerpo material crea un campo eléctrico, tiene que tener carga para crearlo.