Electricidad Ensayo 4s5g66

ELECTRICIDAD [ENSAYO] CAMPO ELÉCTRICO Y FUERZAS ELÉCTRICAS Para dos cargas de mismo signo existe una repulsión entre ellas. El cuerpo con carga A produce o causa un campo eléctrico en el punto P (marca de la carga B). Este campo eléctrico esta presente en P incluso cuando no hay otra carga en P. Si se coloca una carga puntual q0 en el punto P, la carga experimenta la fuerza F0. Así pues, la carga puntual q0 experimenta una fuerza en cualquier punto de las cercanías de A, el campo eléctrico que A produce en todos los puntos de la región alrededor de A. Se afirma que q0 produce un campo eléctrico en el espacio circundante, y que este campo ejerce una fuerza –F0 en el cuerpo A. Con respecto a cada fuerza (la fuerza de A sobre q0 y viceversa) una carga establece un campo eléctrico que ejerce una fuerza sobre la segunda carga. “La fuerza eléctrica sobre un cuerpo con carga es ejercida por el campo eléctrico creado por otros cuerpos con carga, nunca con la carga propia”. La fuerza es una magnitud vectorial; por lo tanto el campo eléctrico también lo es. Se define la intensidad del campo eléctrico E en un punto como el cociente de la fuerza eléctrica F0 que experimenta una carga q0 en ese punto de la carga q0. La unidad de la magnitud del campo eléctrico es de un Newton sobre coulomb. (1N/c) La carga q0 puede ser positiva o negativa. Si es positiva la fuerza F0 tiene el mismo sentido que E; si es negativa tendrá el sentido opuesto a E. NOTA: La F0 puede variar de un punto a otro, por lo que E también es distinto de un punto a otro. Por lo que la ecuación anterior solo se utiliza para cargas puntuales. Si la distribución de la fuente es una carga puntual q, es fácil hallar el campo eléctrico que produce. Llamaremos punto de origen a la ubicación de la carga, y punto de campo al punto P donde estamos determinando el campo también es útil introducir un vector unitario Intensidad del campo eléctrico. Sea situada la carga eléctrica puntual qo (fig.1) en algún punto del espacio. Entonces en cada punto del medio sobre la carga de ensayo actuará una fuerza eléctrica. Por eso el campo creado alrededor de la carga a veces se denomina campo de fuerzas. Las fuerzas que actúan sobre una misma carga de ensayo en diversos puntos del campo eléctrico, se diferenciarán por el valor y dirección (véase la fig.1). Por ello es apropiado introducir una característica e de fuerza para todo punto del campo, producido por la carga eléctrica. Según la ley de Coulomb la fuerza F no puede servir para tal característica porque para un mismo punto del campo esa fuerza es directamente proporcional al valor de la carga de ensayo qo: F = E qo…………………………………………………………………………………..(1) El factor de proporcionalidad E en la fórmula (1) es constante para cada punto del campo y puede servir de característica de las fuerzas de dicho punto. La característica de las fuerzas E de un punto del campo eléctrico se denomina intensidad del campo. Se mide por la fuerza con que actúa el campo eléctrico sobre una carga puntual positiva introducida en el punto prefijado del campo.

ELECTRICIDAD [ENSAYO] Observemos que la intensidad del campo es vector cuya dirección coincide con la de la fuerza F, ejercida sobre la carga positiva q en el punto dado del campo y cuyo módulo se define por la relación F E= …………………………………………………………………………………..(2) qo De (2) se puede deducir la unidad de medida de E:

E=

1N N kg .m =1 =1 1C C A.s 2

En el sistema SI como unidad de intensidad del campo eléctrico se toma la intensidad en tal punto del campo eléctrico, en el que sobre una carga de 1 C actúa una fuerza de 1 N. La intensidad del campo se determina por el valor y la distribución de las cargas que crean este campo y puede ser calculada teóricamente para cada punto. Demostremos, cómo se puede hacer esto para el campo de una carga puntual aislada q. Para la fuerza de interacción de las cargas puntuales (q y qo) tenemos

F=

qq o 4π εm d 2

Como E =

E=

F , entonces: qo

q ……………………………………………………………………………..(3) 4π εm d 2

De (3) se puede hallar solamente el valor numérico del vector E, que está dirigido a lo largo de la recta, que une el punto considerado del campo con la carga puntual q y coincide con la dirección de la fuerza que actúa sobre la carga positiva de ensayo. Si el campo es originado por varias cargas a la vez, entonces su intensidad E en cualquier punto se obtiene como la suma geométrica de las intensidades, creadas por cada una de las cargas por separado en el dicho punto (fig.2).