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Física y Química

Campo eléctrico

Campo eléctrico: Interacción entre cargas

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Docente: Antonio

Resumen

Campo eléctrico: Interacción entre cargas

​​Campo eléctrico

El campo eléctrico en un punto PP del espacio, es la fuerza eléctrica por unidad de carga que sufre una carga de prueba q´ en PP.


Campo eléctrico creado por una carga puntual

Si el campo eléctrico en una región del espacio está creado por una carga puntual qq en reposo, su valor en el punto PP es:


E(P)=kqr2ur\overrightarrow E(P)=\cfrac{kq}{r^2}\overrightarrow u_{r}​​


Donde kk es una constante de proporcionalidad, ur\overrightarrow{u_r} es el vector unitario desde qq hasta PP y rr es la distancia de la carga al punto de medición.​


Campo eléctrico creado por varias cargas puntuales

El campo eléctrico total creado por un conjunto de cargas puntuales es el sumatorio de los vectores campo eléctrico de cada carga individual. Esto se conoce como principio de superposición.


ET=iEi\overrightarrow E_T=\displaystyle\sum_{i}\overrightarrow E_i​​


Líneas de campo eléctrico

Para representar el E\overrightarrow{E} creado por cualquier distribución de carga, se usan los diagramas de líneas de campo. Estos tienen las siguientes características:

  • El número de líneas de campo que entran o salen de una carga qq es directamente proporcional a la magnitud de qq​.
  • La dirección del campo en un punto de una línea de campo es la de la recta tangente a la línea en ese punto.
  • Las líneas de campo comienzan en cargas positivas y se dirigen hacia negativas. También pueden comenzar o terminar en el infinito.
  • La intensidad del campo en un punto es proporcional al número de líneas por unidad de superficie perpendicular a la línea a la dirección del campo.


Ejemplo

Dos cargas puntuales Q1=12μC, Q2=8μC\it Q_1=12\mu C, \ Q_2=8\mu C están situadas en los puntos A(3,0), B(0,0)\it A(3,0), \ B(0,0) respectivamente. Calcula cuál es el campo eléctrico total en el punto C(1,0)\it C(1,0)

Datos
Planteamiento
q1=12 μCr1=(1,0)(3,0)=(2,0)r1=r1=4=2ur1=(2,0)2=(1,0)q2=8μCr2=(1,0)(0,0)=(1,0)r2=r2=1=1ur2=(1,0)2=(1,0)q_1=12\ \mu \text{C}\quad \overrightarrow r_1=(1,0)-(3,0)=(-2,0)\\ |\overrightarrow r_1|=r_1=\sqrt4=2\quad \overrightarrow u_{r_1}=\cfrac{(-2,0)}{2}=(-1,0)\\ \quad \\q_2=8\mu \text{C}\quad \overrightarrow r_2=(1,0)-(0,0)=(1,0)\\ |\overrightarrow r_2|=r_2=\sqrt1=1\quad \overrightarrow u_{r_2}=\cfrac{(1,0)}{2}=(1,0)​​
Aplicamos el principio de superposición y obtenemos 

E1=kq1r12ur1=9109121064i=2,7104i NC1E2=kq2r22ur1=910981061i=7,2104i NC1ET=E1+E2=4,5104i NC1\overrightarrow E_1=\cfrac{kq_1}{r_1^2}\overrightarrow u_{r_1}=-\cfrac{9\cdot 10^9\cdot 12\cdot 10^{-6}}{4}\overrightarrow i=-2,7\cdot 10^4\overrightarrow i\ \text{NC}^{-1}\\ \quad \\\overrightarrow E_2=\cfrac{kq_2}{r_2^2}\overrightarrow u_{r_1}=\cfrac{9\cdot 10^9\cdot 8\cdot 10^{-6}}{1}\overrightarrow i=7,2\cdot 10^4\overrightarrow i\ \text{NC}^{-1}\\ \quad \\\overrightarrow E_T=\overrightarrow E_1+\overrightarrow E_2={4,5\cdot10^4\overrightarrow i\ \rm NC^{-1}}​​


Solución:

El vector campo eleˊctrico en el punto C es el (4,5104,0) NC1\underline{\text{El vector campo eléctrico en el punto C es el } (4,5\cdot 10^{4},0)\ \rm NC^{-1}}​​

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Preguntas frecuentes

¿Cómo se puede representar gráficamente un campo eléctrico?

¿Cómo se calcula un campo eléctrico dado por varias cargas puntuales?

¿Qué es el campo eléctrico en un punto?

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