Fundamentos de Electrostática: Conceptos y Leyes Esenciales
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Principios Fundamentales de la Electrostática
Principio de conservación de la carga eléctrica
La carga eléctrica de un sistema aislado permanece constante. La suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía.
Ley de Coulomb
La fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales q1 y q2 es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa.
Campo eléctrico
Se define en cada punto del espacio un vector E, denominado intensidad de campo eléctrico: en un punto es igual a la fuerza sobre la unidad de carga positiva situada en ese punto.
Principio de superposición de los campos eléctricos
La intensidad de campo eléctrico en un punto debido a un sistema discreto de cargas es igual a la suma de las intensidades de los campos debidos a cada una de ellas.
Movimiento de cargas eléctricas bajo campos eléctricos uniformes
- Si la partícula tiene inicialmente una velocidad v0 en la dirección del campo eléctrico, se mueve con MRUA.
- Si v0 es perpendicular al campo, se produce un movimiento combinado de MRU y MRUA.
Constantes fundamentales
- Carga del electrón: 1,6 · 10-19 C
- Masa del electrón: 9,1 · 10-31 kg
Energía potencial electrostática
El campo electrostático es un campo conservativo; solo depende de las posiciones inicial y final. La energía potencial de una carga eléctrica en un punto del campo electrostático es igual al trabajo necesario para llevar la carga desde el infinito hasta ese punto.
Potencial eléctrico
El potencial eléctrico de un punto del campo es la energía potencial de la unidad de carga positiva situada en ese punto.
Diferencia de potencial (ddp)
La diferencia de potencial entre dos puntos A y B es el trabajo realizado para transportar la unidad de carga eléctrica positiva desde A hasta B. Las cargas positivas se mueven espontáneamente desde los puntos de mayor potencial hasta los de menor.
Líneas de fuerza y superficies equipotenciales
- Líneas de fuerza: Líneas tangentes en cada punto al vector intensidad de campo eléctrico. El campo eléctrico es uniforme cuando es igual en todos los puntos.
- Superficies equipotenciales: Lugar geométrico de los puntos del campo que tienen el mismo potencial electrostático.
Propiedades de las superficies equipotenciales
- Las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo.
- Las superficies equipotenciales de un campo eléctrico uniforme son planos paralelos.