1. CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLGICOS, INDUSTRIAL Y DE SERVICIOS
No. 109 FSICA II ING. ERNESTO YEZ RIVERA. TURNO VESPERTINO
2. EQUIPO 10 INTEGRANTES: 1.-ARTEAGA DEL NGEL SAMANTHA SUHAIL
2.-CORTS MALDONADO OMAR 3.-FUENTECILLA CAMACHO KARLA 4.-HERBERT
SNCHEZ CINTHYA DENNISE 5 "R"
4.
Las cargas elctricas no precisan de ningn medio material para
ejercer su influencia sobre otras, de ah que las fuerzas elctricas
sean consideradasfuerzas de accin a distancia.Cuando en la
naturaleza se da una situacin de este estilo, se recurre a la idea
decampopara facilitar la descripcin en trminos fsicos de la
influencia que uno o ms cuerpos ejercen sobre el espacio que les
rodea.
La nocin fsica de campo se corresponde con la de un espacio
dotado de propiedades medibles. En el caso de que se trate de
uncampo de fuerzasste viene a ser aquella regin del espacio en
donde se dejan sentir los efectos de fuerzas a distancia.
5. As, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea la
Tierra se hace visible cuando en cualquiera de sus puntos se sita,
a modo de detector, un cuerpo de prueba y se mide su peso, es
decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae. Dicha influencia
gravitatoria se conoce comocampo gravitatorio terrestre .De un modo
anlogo la fsica introduce la nocin decampo magntico y tambin la
decampo elctrico o electrosttico.
6.
La fuerza electrosttica es una consecuencia inmediata y medible
de la existencia de las cargas.
Sin embargo, para medir una fuerza necesitamos de dos cargas.
Qu ocurre cuando tenemos una carga sola?
Evidentemente, no existir ninguna fuerza; pero una carga
elctrica afecta a toda la regin del espacio que la rodea con la
creacin de un campo elctrico, en donde ella es capaz de manifestar
sus fuerzas de atraccin o de repulsin sobre otras cargas.
El espacio que rodea un objeto cargado se altera por la
presencia de un campo elctrico. Se dice que uncampo elctricoexiste
en una regin del espacio en la que una carga elctrica experimenta
una fuerza elctrica.
7.
Esta imagen muestra un objeto cargado elctricamente, y
alrededor de ste se presenta el campo elctrico.
8.
La definicin anterior suministra una prueba para la existencia
de un campo elctrico. Simplemente se coloca una carga en el punto
de que se trate. Si se observa una fuerza elctrica, en ese punto
existe un campo elctrico.
De la misma manera que la fuerza por unidad de masa proporciona
una definicin cuantitativa de un campo gravitacional, la intensidad
del campo elctrico puede representarse mediante la fuerza por
unidad de carga. Se define la intensidad del campo elctrico E en un
punto en trminos de la fuerza F experimentada por una carga
positiva pequea, +q , cuando se coloca en dicho punto.
La magnitud de la intensidad del campo elctrico est dada
por:
E = F/q
9.
En el sistema mtrico, una unidad de la intensidad del campo
elctrico es el Newton por Coulomb (N/C); la fuerza en Newtons (N) y
la carga en Coulombs (C).
La utilidad de esta definicin descansa en el hecho de que si se
conoce un punto dado, puede predecirse la fuerza que actuar sobre
cualquier carga colocada en dicho punto.
Siqes positiva, E y F tendrn la misma direccin; si q es
negativa, la fuerza F estar en direccin opuesta al campo E
10.
Ejemplo:
Una carga de 2 x 10 -6C colocada en un campo elctrico
experimenta una fuerza de 8 x 10 -4N. Cul es la magnitud de la
intensidad del campo elctrico?
DATOSFRMULA Y DESARROLLO
q= 2 x 10 -6CE= F/q
F= 8 x 10 -4NE= 8 x 10 -4N/ 2 x 10 -6C
E= ?E= 4 X 10 2N/C
12.
Un campo elctrico puede representarse a travs de las siguientes
maneras:
Representacin vectorial del campo elctrico.
Representacin grfica de las lneas del campo elctrico.
Representacin grfica de las lneas
del campo elctrico en los alrededores
de un dipolo.
13.
Ya que la intensidad del campo elctrico se define en trminos de
una carga positiva, su direccin en cualquier punto es la misma que
la fuerza electrosttica sobre una carga positiva de prueba en dicho
punto.
La direccin (y sentido) de la intensidad del campo elctrico E
en un punto del espacio es la misma que la direccin (y sentido) en
la cual una carga se movera si fuera colocada en dicho punto.
El campo elctrico puede representarse geomtricamente mediante
flechas vectoriales, en la que su direccin est indicada por los
vectores y se define como aquella hacia la que se movera una pequea
carga positiva de prueba que estuviera inicialmente en reposo.
14. Se observa que los vectores que apuntan hacia fuera son de
carga positiva, y que los vectores que se dirigen hacia el centro
son de carga negativa.
15. El campo elctrico se extiende hasta el infinito, pero,
cuando estamos muy lejos de la carga, las fuerzas son muy dbiles,
por lo que las podemos considerar prcticamente nulas. Luego el
campo en el infinito ser prcticamente nulo. El campo elctrico se
suele representar por las lneas de campo. Estas se trazan alrededor
de las cargas y representan la trayectoria que seguira, en cada
caso, una carga positiva abandonada libremente en cada punto del
campo (al lado).
16. Las lneas de campo parten de las cargas positivas y entran
en las negativas. Para una carga puntual toman una direccin radial.
Las lneas de campo son tangentes en cada punto al vector campo,
esto es, son paralelas a aqul.
17.
La fuerza ejercida sobre una carga elctrica se debilita con la
distancia. Luego el campo elctrico tambin se debilitar con ella. La
fuerza es una magnitud vectorial; en consecuencia, el campo
elctrico tambin lo es. Es decir, tienen la misma direccin, sentido
e intensidad que la fuerza ejercida por la carga Q sobre una carga
unidad positiva.
18.
Para construir las lneas del campo elctrico en los alrededores
de un dipolo, deben seguirse dos reglas:
1.-La direccin de la lnea de campo en cualquier punto es la
misma que la direccin en la cual se movera una carga positiva si
fuera colocada en ese punto.
2.-El espaciado de las lneas del campo debe ser de tal modo que
estn ms juntas donde se tiene un campo fuerte y alejadas entre s
donde el campo es dbil.
19.
Como consecuencia de la manera en que se dibujan las lneas stas
siempre divergen de las cargas positivas y convergen en las cargas
negativas. Las lneas no pueden originarse o finalizar en el
espacio, aunque el extremo de una lnea pueda proseguir en el
infinito.
20. Un ejemplo en donde se encuentranlas lneas de campo en los
alrededores de un dipolo, pero en este caso magntico, se aprecia en
estas imgenes de un imn y la Tierra, teniendo ambos un polo norte
magntico con campo positivo, y un polo sur magntico con campo
negativo.
22.
Para poder aplicar la frmula de Coulomb, primero tenemos que
definir la unidad de carga. Hemos dicho que la carga ms pequea que
existe es la del electrn y a sta se la llama unidad elemental de
carga.
Sin embargo, en el siglo XVIII no se conocan los electrones ni
se sospechaba su existencia. Entonces se defini una unidad que es
el Coulomb, C, que posteriormente se vio que era la carga de 6,3 10
18electrones. El coulomb es la unidad de carga en el Sistema
Internacional. As, la carga del electrn expresada en coulombs
es:
En el Sistema Internacional, la constante K en el vaco
vale:
y la constante dielctrica del vaco es:
24.
La ley de Coulomb se puede expresar as:
donde E es el campo creado por la carga Q, y q la carga
"extraa" que introducimos en su campo.
Matemticamente:
y, a partir de la ley de Coulomb:
A la magnitudla llamamos intensidad del campo elctrico.
Asimismo, el nmero de lneas de campo que cruzan por una unidad de
superficie en un punto, nos da la intensidad de campo.
25.
En principio, parece que la definicin de campo elctrico no es
necesaria; sin embargo, pensemos en el caso en que haya ms de una
carga; por ejemplo, dos. Cada una de ellas crear un campo y entre
ellas se ejercern fuerzas.
Pero, cunto valdr la fuerza ejercida sobre una tercera carga
que introduzcamos?
Pues,; dondees el campo total, que definimos como la suma de
los campos que hay en el sistema. A medida que compliquemos el
sistema con ms cargas, resultar mucho ms fcil calcular el campo que
crean, en vez de calcular todas las fuerzas y sumarlas despus.
El tipo de fuerzas electrostticas y gravitatorias corresponde a
la misma clase de funcin matemtica. Esto es, son funciones que
dependen del cuadrado de la distancia en proporcin inversa.
26.
Ejemplo:
Cul es la intensidad del campo elctrico a una distancia de 2 cm
de una carga de -12C?
DATOSFRMULA Y DESARROLLO
E= ?E= KQ/d 2
d= 2 cm = 2 x 10 -2 mE= (9 x 10 9Nm/C 2 ) (12 x 10 -6 C)
