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1.3 Campo eléctrico
Concepto de campo eléctricoConcepto de campo eléctricoEsquemas de campo eléctrico
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Campo eléctrico
La fuerza eléctrica ejercida por una cargasobre otra es unejemplo de fuerza a distancia.Suponga que una partícula cargada situadaen un punto determinado se muevesúbitamente. ¿Variaría instantáneamente lafuerza ejercida sobre la segunda partículasituada a la distanciar de la primera? No setiene una respuesta convincente. Para evitareste problema de la accióna distancia seintroduce el concepto de campo eléctrico.
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Campo eléctrico
Una carga crea un campo eléctrico entodo elespacio y este campo ejerce una fuerza sobre laotra carga. La fuerza así ejercida por el campoexisteen la posiciónde la segundacarga,másqueexisteen la posiciónde la segundacarga,másquepor la primera carga que se encuentra a unacierta distancia. Los cambios del campo sepropagan a través del espacio conla velocidaddela luz, c. Así, si una se mueve súbitamente, lafuerza que ejerce sobre otra carga a la distanciarno se modifica hasta que transcurre el tiempor/c.
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Campo eléctrico
Campo eléctrico es laregiónenel espacioendonde en cada punto
Expresión quepermite calcularel vectordonde en cada punto
sin excepciónasociamos una fuerzade origen eléctrico auna carga que secoloca endichopunto.
=C
N
q
FE
rr
el vectorintensidad decampo eléctrico.
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Campo eléctrico
Para una carga puntual q2
(por convenciónsiemprepositiva), que se coloca
=C
N
q
FEP
rr
positiva), que se colocaenun puntoP, al sustituirla ley de Coulomben laexpresión de CampoEléctrico producido porla carga q1, se tiene:
⋅
=C
Nr
qr
keE2
221
P
r
Cq2
P
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Campo eléctrico
Por lotanto:
Nqr
=C
Nr
r
qkeE
21
P
r
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Esquemas de Campo Eléctrico
En general los esquemas de campotienenla finalidadde simplificar la visualizaciónde la configuración de un campode la configuración de un campocualquiera. La representaciónmás usuales la que se realiza por mediode lasllamadas líneas de campoo líneas de flujoeléctrico.
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Características de las líneas de Campo Eléctrico
a) La direcciónde cada línea coincide encada puntocon la direccióndel campoeléctrico.eléctrico.
b) Se dibujan de tal manera que sunúmeroes proporcional a la magnituddel campoeléctrico.
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Líneas de Campo Eléctrico
http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/electrostatica/html/contenido.html
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Campo Eléctrico producido por una carga puntual positiva
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Campo Eléctrico producido por una carga puntual negativa
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Campo Eléctrico producido por una carga puntual negativa
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de diferente signo
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Campo Eléctrico producido por dos cargas
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de diferente signo
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de diferente signo
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de diferente signo
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de diferente signo
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Campo Eléctrico producido por dos cargas de signos iguales.
http://wps.aw.com/aw_young_physics_11/0,8076,898593-,00.html
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por una
carga puntual.
Determinar el campoeléctricoen el puntoPeléctricoen el puntoP(3,4) [m] debidoa lapresencia de la cargaq=10[uC] que seencuentra enel origendel sistema cartesiano.
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por una
carga puntual.
r
r
qkeE
2P =r
+×××=−
5
j4i3
5
1010109E
2
69
P
r
( )
+=C
Nj2880i2160EP
r
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por dos
cargas puntuales.
Determinar el campoeléctrico en el punto P(-2,4) [m] debido a lapresenciade la cargapresenciade la cargaq1=10 [uC] que seencuentra en el origende un sistemacartesiano y de lacarga q2 = 20 [uC] concoordenadas (4,5) [m]
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por dos
cargas puntuales.
2P1PP EEE
rrr+=
1P2
11P r
r
qkeE =
r
1P21P
1Pr
++−××=
−
164
j4i2
47.4
1010109E
2
69
1P
r
+−=C
N)j4023i5.2011(E 1P
r
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por dos
cargas puntuales.
2P2
2P
22P r
r
qkeE =
r
−−××=
− j1i61020109E
69r
+
×=13608.6
109E2
92P
−−=C
N)j7.802i4801(E 2P
r
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Ejemplo de cálculo de Campo Eléctrico producido por dos cargas puntuales.
Realizando la suma algebraica de las dos fuerzas se obtiene:
+−=C
N)j3.3220i2.6813(EP
r
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Ejercicios de Campo Eléctrico producido por cargas
puntuales.
Se desea calcular el vectorintensidadde campoeléctrico enel punto P(5,2) [cm] debidoa lapresenciade las siguientes cargas.Q1=5[µC] (0,0) [cm], Q2=4[µC](-3,2) [cm] y Q3=-3[µC] (3,4)[cm].
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Ejercicios de Campo Eléctrico producido por cargas
puntuales.
][10)ˆ7.29ˆ92.3( 6 NjiE ×+−=r ][10)ˆ7.29ˆ92.3( 6 NjiEP ×+−=
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Ejercicios de Campo Eléctrico producido por cargas
puntuales.
Determinar el campo eléctrico en el punto A (4,3,0)[cm] debido a la presencia de tres [cm] debido a la presencia de tres cargas puntuales:
],cm)[0,0,0(]C[105q 61
−×= y]cm)[0,3,1(]C[103q 6
2−×−=
]cm)[0,7,4(]C[104q 63
−×=
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Ejercicios de Campo Eléctrico producido por cargas
puntuales.
EA=(-15.5i-11.7j+0k)[MN/C] si A(4,3,0) [cm]EA=(1.00i-1.67j+6.41k)[MN/C] si A(4,3,5) [cm]
Uso de los simuladores.http:/wps.aw.com/aw_young_physics_11/0,8076,898593-,00.htmlSobre todo el simulador de Excel.Determinación del campo eléctrico
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Campo eléctrico producido por una carga puntual positiva q.
http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/ EField.html
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Campo eléctrico producido por una carga puntual negativa q.
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Campo eléctrico producido por dos cargas puntuales.
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Campo eléctrico producido por cinco cargas puntuales.
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Campo eléctrico.
http://www.falstad.comhttp://www.falstad.com
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Utilizaciones practicas del campo eléctrico.
Utilización práctica de cargas ycampos: Monitor de TV, impresorasde inyección de tinta, pinturade inyección de tinta, pinturaelectrostática de autos, etc.
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Selector de velocidades.
http://www.ieslaasuncion.org/fisicaquimica/fislets/campo4.html
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Previo
Bajar de la página del Departamento de Física en la DCB los archivos en PDF:
Campo debido a un segmento de línea Campo debido a un segmento de línea cargada.
Campo producido por un anillo circular.
Campo producida por una superficie circular cargada.
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Figuras de Lichtenberg
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Aplicaciones del campo eléctrico
Una de las aplicaciones de los conociemientos de electricidad y electrostática son las figuras de electricidad y electrostática son las figuras de Lichtenberg que dejando de lado su valor científico, orientado sobretodo la observación y estudio del comportamiento de determinados fenómenos de la naturaleza, la calidad artística (o por lo menos estética) de las figuras de Lichtenberg es indudable.
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Campo eléctrico
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Campos eléctricos pueden elevar la calidad del vino.
Xin An Zeng es un científico chino y hace una década atrásdecidió investigar que le sucedía a los vinos alterando con el usode campos eléctricos las uvas destinadas a la producción de éstos.Zeng y su equipodescubrieronque un campo eléctrico permiteZeng y su equipodescubrieronque un campo eléctrico permiteacelerar el proceso de envejecimiento de las uvas ymejorar lacalidad de los vinos jóvenes.Este proceso logra que el vino sevuelva menos ácido y que los componentes desagradables salgandel vino dejando un sabor más suave y delicado al paladar.Igualmente, Zeng aclara que no entiende del todo cómo es que uncampo eléctricoaltera el crecimiento de las uvas,pero se dacuenta que su invento funciona y eso es lo que le interesa en estosmomentos.
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Campos eléctricos pueden elevar la calidad del vino.
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Bibliografía.
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Sears, Zemansky, Young,FreedmanFísica UniversitariaEd. PEARSON. México 2005