El Campo Eléctrico: Física

El campo eléctrico Capítulo 24

Física Sexta edición Paul E. Tippens

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El concepto de campo Cálculo de la intensidad de campo eléctrico Líneas de campo eléctrico Ley de Gauss Aplicaciones de la ley de Gauss

El concepto de campo La magnitud de la intensidad de un campo eléctrico E es proporcional a la fuerza ejercida en el punto con carga q. La dirección de la intensidad del campo eléctrico E en un punto en el espacio es la misma que la dirección en la cual una carga positiva se movería si se colocara en ese punto. E E +q +q

+

-

F E q

Cálculo de la intensidad de campo eléctrico Intensidad eléctrica de la ley de Coulomb:

kQ E 2 r k = 9 x 109 N·m2/C2

Cuando más de una carga contribuye con el campo, el campo resultante es la suma vectorial de las contribuciones de cada carga:

kQ E 2 r

Líneas de campo eléctrico Las líneas de campo eléctrico son líneas imaginarias trazadas de tal manera que su dirección en cualquier punto es la misma que la dirección del campo eléctrico en ese punto. La dirección de la línea de campo en cualquier punto es la misma que la dirección en la cual una carga positiva se movería si estuviera colocada en ese punto.

La separación entre las líneas de campo debe ser tal que estén más cerca cuando el campo es fuerte y más lejos cuando el campo es débil.

Ley de Gauss La intensidad de campo eléctrico en el centro de una esfera imaginaria está dada por:

kq E 2 r

La permisividad del espacio libre se define por:

1 e0   8.85  10 -12 C 2 / N  m2 4 pk

Ley de Gauss: El número total de líneas de fuerza eléctrica que cruzan cualquier superficie N   e 0 E nA   q cerrada en una dirección hacia afuera es numéricamente igual a la carga total neta contenida dentro de esa superficie.

Aplicaciones de la ley de Gauss La densidad de carga es la carga por unidad de área de una superficie:

q  A

Conceptos clave • • • • • • • •

Campo eléctrico Intensidad del campo eléctrico Líneas de campo eléctrico Permisividad Densidad de carga Ley de Gauss Superficie gaussiana Cubeta de hielo de Faraday

Resumen de ecuaciones F E q kQ E 2 r kq E 2 r

1 e0   8.85  10 -12 C 2 / N  m2 4 pk

N   e 0 E nA   q q  A