3º año BD. Electrostática.

Transcripción

1 Electrstática. 3º añ BD. Carga eléctrica, (prpieaes). - La carga esta cuantizaa (siempre es múltipl e una unia funamental) - Es invariante, n epene el sistema e referencia. - Las cargas interactúan ejerciénse fuerzas entre si.. Cargas e igual nmbre (sign) se repelen.. Cargas e iferente nmbre (sign) se atraen. - La unia e la carga eléctrica es el Culmb (C). 1 e - 1,6 x C. Ley e Culmb. Fuerza eléctrica neta. - Analiza las relacines eléctricas entre cargas. - Establece pr l tant las características e las fuerzas ue resultan e la interacción. - Fuerzas: 1. Dirección: La misma ue la recta ue une las cargas.. Senti: Cntraris u puests. 3. Móul: Es irectamente prprcinal al pruct e las F 1 x e inversamente prprcinal al cargas ( ) cuara e la istancia ue separa las cargas 1 1. F k. F. k cnstante eléctrica en el vació, su valr es e 9,0 x 10 9 N.m /C. La unia e la fuerza en el sistema internacinal (S.I.) es el Newtn (N). La fuerza es una magnitu vectrial y cm tal n puee ser sumaa e manera algebraica, sin ue se ebe e tener en cuenta primer su irección y senti. La fuerza neta es la suma e tas las fuerzas ue actúan sbre un cuerp, u bjet; en este cas sbre una partícula cargaa. 1- Si las fuerzas sn clineales, se ebe cnsierar primer el senti e las fuerzas, para aicinar n un sign en el cas ue crrespna. La fuerza neta resultara e la suma e ls móuls e las fuerzas cmpnentes, y el sign ue acmpañe inicara el senti e la misma. Tenien igual irección ue las cmpnentes. - En el cas e ue las fuerzas n sean clineales, es necesari cnsierar el ángul ue se frman entre las fuerzas cmpnentes; si ich ángul es rect, se aplica el terema e Pitágras, recran ue la irección y el senti ueara inica en el bsuej el ibuj (frm un paralelgram cn cuya iagnal partien ese el rigen e las fuerzas cmpnentes es la fuerza neta). Para el cas e ue el ángul n sea e rect, se aplicara el terema el csen, frman nuevamente un paralelgram ue tenrá cm iagnal la fuerza neta (partien ese el cuerp). En las peracines planteaas anterirmente n se invlucrara el senti e las fuerzas cmpnentes (pr l tant se utilizara el móul cm un valr abslut). 1/7

2 3º añ BD. Ests s méts sl pueen ser aplicas cn un máxim e s vectres pr vez. Camp Eléctric. - Se refiere a las prpieaes eléctricas ue rean a la carga. - Es una magnitu vectrial. - Una carga psitiva clcaa en un punt ne existe un camp eléctric, recibe una fuerza en el mism senti el camp eléctric. - Una carga negativa clcaa en el mism camp, recibe una fuerza eléctrica en senti cntrari al camp eléctric. - El móul e la fuerza eléctrica se calcula: - Su unia en el S.I. es el N/C. F xe Líneas e Camp eléctric. - El vectr E es tangente a la línea ue pasa pr ich punt. - El móul el camp eléctric es prprcinal a las líneas e camp. - Las líneas n se cruzan, si est suceiera significaría ue en un mism punt el camp eléctric tiene s ireccines iferentes. - En el cas e s cargas puntuales, las líneas cmienzan en la carga psitiva y terminan en la carga negativa. - Si la carga neta el cnjunt n es nula, pueen existir líneas ue cmienzan terminan en el infinit. - El númer e líneas ue salen llegan a una carga es prprcinal al valr abslut e su carga. I- Camp eléctric pruci pr una carga puntual. - Si la carga es psitiva, las líneas e E apuntan hacia fuera e la carga. - Si la carga es negativa, las líneas e E apuntan hacia la carga. - Las líneas e fuerza tienen una irección raial, cn centr en la carga. El senti epene el sign e la carga. - El móul el E pruci en el vació pr una carga puntual en un punt P situa a una k. istancia se calcula: E k cnstante eléctrica en el vació, su valr es e 9,0 x 10 9 N.m /C. - Para eterminar el camp eléctric net ( /7

3 3º añ BD. resultante), es váli calcular el camp inepenientemente y lueg realizar su suma vectrial, e la misma manera ue cn la fuerza. II- Camps eléctrics prucis pr istribucines cntinuas e carga. - Si la carga es psitiva, E es saliente e la placa. - Si la carga es negativa, E es hacia e la placa. - El cuerp carga se cnsiera cm una gran cantia e cargas puntuales. Determinan el camp e caa una y realizan su suma vectrial, btenems el camp resultante e la istribución. - Se puee aplicar también la ley e Gauss. 1- Camp eléctric pruci pr un plan unifrmemente carga. - Las líneas e camp sn rectas paralelas entre si y perpeniculares a la placa. - El móul el camp pruci pr la placa en un punt, epene exclusivamente e la carga e la placa y n e la istancia a la ue se encuentra, est siempre ue las imensines e la placa sean l suficientemente granes respect a icha istancia. - Denminams ensia superficial e carga e la placa a la carga pr unia e sigma, y se calcula: superficie, su ntación es ( ) - El móul e E se calcula: placa su unia en el S.I. es C Área m E es una cnstante enminaa permitivia eléctrica el vació y su valr es: 1 4 k 8,85x10 1 C N. m Camp eléctric pruci pr s placas paralelas y ensiaes superficiales e carga puestas. - En ts ls punts ue rean a las placas existen camps, un pruci pr la placa psitiva y tr pr la negativa. - A la erecha e la placa y a la izuiera: ls camps prucis sn puests y se anulan. - Entre las placas: ls E tienen igual irección y senti, pr l ue sus móuls se suman. E E E E 3/7

4 3º añ BD. - Camp eléctric pruci pr una línea unifrmemente cargaa. - Cnsierams una línea (cilinr e rai muy peueñ) cargaa, e larg infinit; ne la carga está unifrmemente istribuia en ta su lngitu. - Las líneas e camp para esta istribución e carga sn rectas perpeniculares en ta su lngitu. E es saliente e la línea e carga, si está se encuentra cargaa psitivamente. E es entrante (hacia la línea e carga), si está se encuentra cargaa psitivamente. - El móul el camp eléctric en este cas epene e la carga e la línea y e la istancia a ella. - La ensia lineal e carga (Lamba) e la línea es L ' L ' su el cciente entre la carga el cilinr y lngitu. - Se calcula el móul el camp eléctric e la siguiente manera: 3- Camp eléctric pruci pr una esfera unifrmemente cargaa. E Para calcular el camp eléctric en un punt exterir a la esfera unifrmemente cargaa; se la puee cnsierar cm una partícula cargaa ubicaa en su centr. Pr esta razón se usa la expresión e una carga puntual. E k. 4/7

5 3º añ BD. Trabaj eléctric y Diferencia e ptencial eléctric. - Cuan una carga se esplaza entr e un camp eléctric, la fuerza el camp realiza trabaj sbre ella. - El camp eléctric es un camp cnservativ. - El trabaj ue realiza la fuerza eléctrica sbre una carga en ir e un punt a tr es inepeniente e la trayectria. - Si el camp es cnservativ es psible efinir a partir e él, una función escalar enminaa ptencial eléctric. - La iferencia e ptencial eléctric entre s punts A y B se efine cm el trabaj realiza pr el camp eléctric pr unia e carga, al traslaarse la carga el punt A hasta el punt B. - La expresión matemática es: T V - La iferencia e ptencial eléctric ( V ) recibe también el nmbre e tensión eléctrica vltaje. - El vltaje es una magnitu escalar, su unia en el I J. C S. es el Vlt: V ( ) - La ntación V VB VA, también es cmún utilizar la ntación: V V VA VB T 1- Ptencial eléctric y Líneas euiptenciales: - A caa punt e un plan ne existe un camp eléctric ( E ) se le puee asignar un valr escalar, enmina ptencial eléctric; ue es igual al trabaj realiza V 0V hasta ich punt. pr el E para traer una carga ese el infinit ( ) - A las líneas frmaas pr punts ue tienen igual ptencial eléctric se les enmina Líneas euiptenciales. Características: Sn perpeniculares a las líneas e E. El valr el ptencial ecrece en el senti el camp eléctric. N se cruzan. Si la carga se mueve entre s punts e una misma línea euiptencial, el T (Trabaj eléctric) es cer V 0V ( ) 5/7

6 3º añ BD. - Ptencial eléctric pruci pr una carga puntual. - Las líneas e E prucias pr una carga puntual sn raiales cn centr en la carga, pr l tant las euiptenciales serán circunferencias cn cncéntricas en la carga. 1- Si es psitiva ls valres el ptencial sn psitivs y tienen a cer al alejarse e la carga ( V 0V ) - Si es negativa ls valres el ptencial sn negativs y tienen a cer al alejarse e la carga ( V 0V ) - El ptencial eléctric en un punt ubica a una istancia '' e una carga puntual se representa cm V y se calcula: k. V 9 k 9,0x10 Nm / C - Debi a ue es un escalar el ptencial eléctric ttal en un punt se btiene e la suma e ts ls ptenciales prucis en ich punt. V V V V... T 1 3 V n 3- Ptencial eléctric en camps unifrmes. - Las líneas e un E unifrme sn rectas paralelas, en cnsecuencia las líneas euiptenciales, (pr ser perpeniculares) sn también líneas rectas paralelas entre si. - Al traslaar una carga ese un punt A a B realizan un esplazamient E. r ue frma un ángul cn F y V E. r.cs T. V F. r.cs. V F. r.cs F. r.cs V 1) T ) - Sól vália para E unifrmes. F 3) E 6/7

7 3º añ BD. - es frma entre r y E - El sign inica ue el ptencial isminuye en el senti e E. - El valr e V es el mism ue la iferencia e ptencial entre s punts cualesuiera pertenecientes a la euiptencial el punt A y el tr al e B. 7/7