Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales

Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Física

Escrito el en español con un tamaño de 5,39 KB

 

La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de la interacción electromagnética


Tiene las siguientes propiedades:-Puede ser positiva o negativa.-La carga total de un conjunto de partículas es la suma algebraica con el signo de sus cargas individuales.-La carga eléctrica total de un sistema aislado se conserva.-La carga está cuantizada: solamente se presenta en cantidades discretas que son múltiplos enteros de una cantidad elemental: |e| = 1.6·10-19 C. La carga del electrón es -|e| y la del protón+|e|. La unidad de carga en el SI es el Culombio (C). La ley de Coulomb describe la interacción entre cargas eléctricas en reposo. La ley dice que:La fuerza ejercida por una carga puntual 1 q sobre otra 2 q es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, r, que las separa. Se trata de una fuerza central dirigida según la línea que une las cargas. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si tienen signos opuestos. Matemáticamente:

donde ur r es el vector unitario que va de q1 q2. La constante de proporcionalidad se denominaconstante de Coulomb y su valor: K = 1/4piEo = 9·109 N m2/C2, donde e o es la permitividad o constante dieléctrica del vacío. En otros medios que no sean el vacío, la constante tiene otros valores. La carga 2 q ejerce sobre 1 q una fuerza igual y de sentido contrario a la que 1 q realiza sobre 2 q . Las fuerzas electrostáticas cumplen el principio de superposición: la fuerza neta que ejerce un conjunto de cargas sobre otra es la suma vectorial de todas las fuerzas ejercidas sobre ella.A)

Energía potencial eléctrica

Supongamos dos cargas eléctricas puntuales positivas, una "Q" fija que crea un campo eléctrico y otra "q" que bajo la acción del campo se traslada desde el punto A al B. (dibujo) Calculamos el trabajo realizado por el campo para trasladar "q" de A hasta B de dos maneras diferentes: Como la fuerza eléctrica entre dos cargas es conservativa, tiene asociada una función energía potencial eléctrica
Ep , cuya diferencia entre dos puntos corresponde al trabajo realizado por la fuerza eléctrica entre esos puntos:

Así se deduce que la energía potencial eléctrica entre dos cargas es:

Donde se toma la energía potencial en el infinito igual a cero. Como es una energía, se trata de una magnitud escalar cuya unidad en el SI es el Julio. Bajo la única acción de la fuerza eléctrica, las cargas se mueven hacia posiciones que corresponden a una configuración de mínima energía potencial eléctrica:- Si Q y q son de igual sogno, conforme la distancia entre las cargas es mayor la Ep disminuye. Esto explica que las cargas de igual signo se repelen. -Si Q y q son de distinto signo, conforme la distancia entre las cargas es mayor la Ep aumenta: esto explica que las cargas de distinto signo se atraigan. Principio de superposición:La energía potencial eléctrica total de un conjunto de cargas es la suma de las energías potenciales de todos los pares distintos de cargas que se pueden formar.B)

Potencial eléctrico:

 El campo eléctrico también es conservativo; por tanto, tiene asociado un campo escalar denominado potencial eléctrico.
El potencial eléctrico producido por una carga puntual q situada en el origen es:

En el SI el potencial se mide en Voltios (V). Principio de superposición;El potencial debido a un conjunto de cargas es la suma escalar de los potenciales debidos a cada una de las cargas. 
La inducción electromagnética es la producción de electricidad mediante magnetismo en determinadas condiciones. Los primeros científicos que la estudiaron fueron Faraday y Henry, quienes observaron que en un circuito se genera una corriente eléctrica en las siguientes circunstancias
:-Si se acerca un imán al circuito, o se aleja del mismo. O bien el circuito se mueve con respecto al imán.-Si hay un movimiento relativo entre el circuito y otro circuito por el que circule una corriente
continua.-Si el segundo circuito transporta una corriente variable, aunque ambos estén en reposo.-Si se deforma el circuito en el seno de un campo magnético.Todos los hechos anteriores pueden explicarse mediante la ley de Faraday, que dice que: La variación temporal del flujo fi del campo magnético a través de un circuito genera en él una fuerza electromotriz: f em = -df / dt El signo negativo en la ley de Faraday indica el sentido en que circula la corriente inducida. Esto se expresa en un principio físico conocido como ley de Lenz
: la f.E.M. Inducida origina una corriente cuyo campo magnético se opone a la variación del flujo magnético que la origina. Una de las aplicaciones del principio de inducción electromagnética es en la generación de corriente eléctrica por transformación de trabajo mecánico en electricidad (por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas).



Entradas relacionadas: