Accion de las cargas

Acción de las cargas.

En la física existen dos tipos de fuerzas, las fuerzas de contacto, que son las mas comunes, como empujar un objeto con las manos, y también están las fuerzas a distancia, que son en las que los objetos no necesitan estar en contacto para moverse. Ahora hablaremos de una fuerza a distancia, el campo eléctrico. La idea del “campo” fue desarrollada por el científico británico Michael Faraday (1791-1867). Según Faraday, un campo eléctrico se extiende hacia fuera desde toda carga e impregna todo el espacio.

si a esta carga (Q₁) sele acercara otra carga (Q₂)sentirá que el campo eléctrico de la primera ejercerá una fuerza sobre ella, por ejemplo el punto “P” de la figura, al entrar en contacto el campo de las dos cargas, dependiendo de si son positivas o negativas estas tendrán una reacción en cuanto a la carga más pequeña, atrayéndose o repeliéndose. Entonces un campo eléctrico es un vector cuya dirección es la de la fuerza sobre una pequeña carga. Para poder calcular la magnitud del campo eléctrico de una carga simplemente se necesita la siguiente formula.

En donde:

E=intensidad del campo eléctrico de una carga (N/C)

K=constante de coulomb

Q=valor de la carga eléctrica (C)

R=distancia del campo (m)

Simplemente se tienen que sustituir los valores en la formula. En el caso de “K” el valor siempre será el mismo. Al final las unidades que “E” utilizara serán de newtons por coulomb (N/C).

Ejemplo:

Determina la magnitud del campo eléctrico en un punto “P”, localizado a 30 cm de una carga “Q”= -3.0x10^-6C.

Para resolverlo solo se deben sustituir los datos, en el caso de la distancia, como la unidad que utiliza es en metros solo se debe hacer una pequeña conversión.

Solución:

En algunos casos como este aunque la carga sea negativa el signo no se utiliza en la operación, ya que este signo solo es para identificar si la carga es negativa o positiva.

Representación grafica.

Para representar gráficamente las líneas de fuerza de un campo eléctrico, tendremos que definir que son. Las líneas de fuerza son las trayectorias que seguiría una carga positiva, sometida a la influencia del campo, en una sucesión  de caminos elementales, partiendo, en todos ellos, del reposo. Después de definir esto y de definir el campo eléctrico, dando un valor a cierta variable física en todos los puntos del espacio, en notación vectorial E(P)= E(r)= E(x,y,z), y esta magnitud vectorial puede sustituirse por tres funciones escalares E_x , E_y y E_z, es decir, un campo eléctrico E puede describirse en coordenadas cartesianas, como:

Ejemplo de líneas de campo.

Representación vectorial.

Para representar vectorialmente una un campo eléctrico cuando está en un plano, es muy sencillo, simplemente tenemos que ubicar los datos y ver en que posición se encuentra la carga en el plano para saber hacia qué dirección se dirige, luego se determina la magnitud del campo para saber la fuerza con la que actúa, y por ultimo saber si es positiva o negativa para saber la reacción que esta tendrá con relación a la otra u otras cargas.

Ejemplo:

Potencial eléctrico.

El potencial eléctrico es el trabajo o esfuerzo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga unitaria desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Este potencial eléctrico solo se puede determinar en un campo que no este en movimiento, es decir, que este estático.

Este concepto se utiliza para determinar los potenciales eléctricos  en la superficie de núcleos de metales, que tienen cargas eléctricas.

Se determina con la siguiente fórmula:

 V=k(q/r)

Donde los datos siguen siendo los mismos lo único diferente es que V= potencial eléctrico.




 Agradecimientos: Al libro “Física volumen 2”, autor: Douglas C. Giancoli, Víctor Campos.