jueves, 29 de noviembre de 2012

12. Leyes del campo eléctrico

Ley de Coulumb

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.
En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Ley de Gauss

Establece que el flujo de ciertos campos a través de una superficie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo que hay en el interior de dicha superficie. Dichos campos son aquellos cuya intensidad decrece como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.
Se aplica al campo electrostático y al gravitatorio. Sus fuentes son la carga eléctrica y la masa, respectivamente.

Ley de Faraday


Se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

11. Explicación campo eléctrico.





Pd: Dice "Culom" no otra cosa. (8

10. Ejercicios



1. Calcula la distancia a la cual una carga puntual tiene un potencial de 1,000 V si la intensidad del campo eléctrico en ese punto es de 290 N/C. Determina también el valor de la carga.

2. Sergio tiene dos placas paralelas que están separadas 7 cm y poseen una diferencia de potencial de 12 V ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico entre ellas?

3. Una carga de 5 µC se coloca en un determinado punto de un campo eléctrico y adquiere una energía potencial de 50x10⁻⁵ J. Calcula el potencial eléctrico en ese punto.

4. Un conductor esférico de 12 cm de diámetro tiene una carga de 2 µC. Determina:
A) El potencial eléctrico en la superficie de la esfera
B) El potencial eléctrico a 10 cm de su superficie

5. Con base en los datos del siguiente esquema, calcula:
A) La diferencia de potencial entre los puntos A y B
B) El trabajo realizado por el campo eléctrico de la carga Q al mover la carga del punto A al B.

miércoles, 28 de noviembre de 2012

9. Diferencial de potencial



Para fines prácticos, es conveniente saber cual es la diferencia de potencial entre dos puntos situados en un campo eléctrico y determinar la cantidad de trabajo necesario para mover un carga entre esos puntos.
La diferencia de potencial entre dos puntos se define como el trabajo por unidad de carga realizado por fuerzas eléctricas para mover una carga de prueba del punto de mayor potencial al de menor potencial.

(VA – VB) = TA-B /q

Donde:

TA-B : trabajo
Q : carga
VA – VB : diferencia de potencial entre dos puntos
Considera que una carga positica tiende a moverse de un potencial mayor a uno menor y el trabajo que realiza es positivo. Una carga negativa tiende a moverse de un potencial menr a uno mayor y el trabajo, en este caso, es negativo.



Ahora bien, el potencial eléctrico debido a varias cargas puntuales se obtiene sumando algebraicamente (no vectorialmente) los potenciales eléctricos causados por los cargos individuales.
El potencial eléctrico no es una cantidad vectorial, como seria el caso del campo eléctrico. Recuerda que las cantidades escalares se suman algebraicamente.

Ejemplos:


1.- una carga de 9 µC se coloca en un determinado punto de un campo eléctrico y adquiere energía potencial de 63x10⁻⁶ J ¿Cuál es el valor del potencial eléctrico en ese punto?



DATOS
FORMULAS
SUSTITUCION
q= 9 µC = 9x10⁻⁶C
V= Ep/q
V= 63x10⁻⁶J / 9x10⁻⁶C
Ep= 63x10⁻⁶J

V= 7J/C = 7V
V=?


 


2.- Determina el valor del potencial eléctrico a una distancia de 15 cm de una arga puntual de 0.005 µC


DATOS
FORMULAS
SUSTITUCION
V= ?
V= kQ/r
V=(9x10⁹ Nm²/C²) (0.005x10⁻⁶C)/0.15 m
r = 15 cm = 0.15 m

V= 300 Nm/C=300 J/C=300V
Q = 0.005 µC = 0.005x10⁻⁶C