CAMPO ELÉCTRICOAutor: Luis Cordero Vélez

Profesor de Física y Química

I.E.S.O. San Ginés

INTRODUCCIÓN

Unidad dedicada al campo eléctrico. Para abordar esta unidad el alumno debe poseer unos conocimientos básicos sobre electricidad.

En esta unidad veremos la Ley de Coulomb, el concepto de campo eléctrico, potencial eléctrico y

para terminar la ley de Gauss.Esta unidad se complementa con las unidades de

campo gravitatorio y magnético.

ÍNDICE

• Ley de Coulomb.

• Fuerza sobre una carga puntual ejercida por un sistema de cargas puntuales.

• Campo eléctrico.

• Intensidad de campo eléctrico.

• Líneas de campo eléctrico.

• Analogías y diferencias entre el campo eléctrico y campo gravitatorio.

• Potencial eléctrico

• Flujo eléctrico.

• Teorema de Gauss.

LEY DE COULOMB

La fuerza con que se atraen o se repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

K = 9·109 N·m2/C-2. La unidad de carga es el culombio. El culombio se define como la cantidad de

carga eléctrica que fluye a través de la sección de un conductor durante un segundo cuando la intensidad de corriente que pasa por él es de un amperio.

F=K⋅Q⋅qr 2

FUERZA SOBRE UNA CARGA PUNTUAL EJERCIDA POR UN SISTEMA DE CARGAS PUNTULAES

Si una carga está sometida simultáneamente a varias fuerzas independientes, la fuerza resultante se obtiene sumando vectorialmente dichas fuerzas. Esta propiedad recibe el nombre de Principio de Superposición.

F= F12 F13 F14....

CAMPO ELÉCTRICO Se dice que existe un campo eléctrico en una

región del espacio si una carga de prueba en reposo q, colocada en un punto de esa región, experimenta una fuerza eléctrica.

Se considera que la dirección y sentido del campo en un punto coincide con la dirección de la fuerza que éste ejerce sobre una carga positiva de prueba colocada en dicho punto.

Un campo eléctrico queda determinado por tres elementos: Intensidad Líneas de fuerza. Potencial

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO

• Se define el vector campo eléctrico o intensidad de campo eléctrico en cualquier punto como la fuerza eléctrica que actúa sobre una unidad de carga de prueba positiva colocada en ese punto.

• Se mide en N/C

• Cuando un campo tiene la misma intensidad, la misma dirección y el mismo sentido en todos sus puntos se dice que es un campo uniforme.

E=Fq

E=Fq

=K⋅Qr 2 ⋅ur

LINEAS DE CAMPO ELÉCTRICO• El campo eléctrico se representa gráficamente

mediante las líneas de campo o líneas de fuerza, las cuales tienen la misma dirección y sentido que el vector campo en cada punto.

• Estas líneas tienen las siguientes propiedades:

– Son abiertas, salen de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.

– Se dibujan de manera que el número de líneas por unidad de superficie se relaciona con la intensidad.

– No pueden cortarse.

– Si el campo es uniforme, la líenas de campo son paralelas.

ANALOGÍAS Y DIFERENCIAS DEL CAMPO ELÉCTRICO Y GRAVITATORIO• Ambos son campos centrales.

• Son conservativos.

• Las líneas de fuerzas son abiertas y perpendiculares a las superficies equipotenciales.

• El gravitatorio es universal, existe para todos los cuerpos. El campo eléctrico solo existe cuando los cuerpos están cargados.

• El gravitatorio es siempre de atracción, mientras el eléctrico puede ser de atracción o repulsión

• Las constantes son distintas.

• Una carga en movimiento crea además un campo magnético.

POTENCIAL ELÉCTRICO

• Es una magnitud escalar.

• Es la energía potencial por unidad de carga.

• Se mide en voltios (V).

• Variación de la energía potencial eléctrica entre dos puntos.

• El valor del potencial en un punto depende de la carga que crea el campo y de la distancia.

• Toma el mismo valor en todos los puntos que equidistan de la carga. Definen una superficie denominada superficie equipotencial.

V=K⋅Qr

Ua−Ub=K⋅Q⋅q⋅1ra

−1rb

FLUJO ELÉCTRICO• Llamamos flujo eléctrico a través de una

superficie al número de líneas de campo que la atraviesan.

• Depende de tres factores

– Es proporcional a la intensidad de corriente.

– Es proporcional al valor de la superficie.

– El flujo depende del ángulo que forman las líneas del campo con la normal a la superficie. Es máximo si α = 0 y nulo si α = 90º.

• Φ= E·S cos α

TEOREMA DE GAUSS

• El flujo neto que atraviesa un superficie cerrada cualquiera es igual a la suma algebraica de las cargas eléctricas encerradas en su interior dividida entre la constante eléctrica del vacío.

• El campo de una carga Q distribuida uniformemente por una esfera es el mismo que el de una carga puntual del mismo valor colocada en el centro de la esfera.

=Qo

BILIOGRAFÍA

• Física 2º Bachillerato. Editorial Mcgraw-Hill.

• Física 2º Bachillerato. Editorial Santillana.

• Física 2º Bachillerato. Editorial Anaya.

• Física 2º Bachillerato. Editorial Oxford.