Electrostática, campo electrostático y potencial.
- 1. ELECTROSTÁTICA Campo electrostático y potencial GETTYS, W.E.; KILLER, F.J. Y SKOVE, M.J. "Física para ciencias e ingeniería", Tomo II. Ed. McGraw-Hill. 2005. SERWAY R. A. BEICHNER R. J. “Física para ciencias e ingeniería”. Tomo II, quinta edición, Editorial Mc. Graw Hill. 2000 SEARS, F.W. ZEMANSKY, M. YOUNG, H. “Física Universitaria”. Vol 2, Ed. Pearson Educacion. 2004.
- 2. Energía potencial de una partícula de prueba en el campo de una carga puntual
- 5. El trabajo W no depende del camino seguido por la partícula para ir desde la posición a la posición b. La fuerza de atracción F, que ejerce la carga fija Q sobre la carga q es CONSERVATIVA. La fórmula de la energía potencial es: r Qq U p 04 1 El nivel cero de energía potencial se ha establecido en el infinito, para r=∞, Up=0
- 6. Energía potencial de una partícula de prueba en el campo de muchas cargas puntuales q1 q2 q3 q4 q5 q0
- 7. Ejemplo : En la figura se observa un cuadrado es de lado a y en cada vértice tiene sus respectivas cargas con sus signos. a) Hallar la energía potencial necesaria para mantener las cuatro cargas juntas. b) encontrar la energía potencial en el punto P, el cual se halla ubicado en el punto medio de uno de los lados del cuadrado de la figura.
- 8. Potencial eléctrico Del mismo modo que se ha definido el campo eléctrico, el potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q. Definiendo potencial V como la energía potencial de la unidad de carga positiva imaginariamente situada en P: el trabajo Wab es proporcional a la carga q. Si se divide este trabajo por la carga de prueba se obtiene el trabajo por unidad de carga B A ab ab ldE q W VVV . define una diferencia de potencial. Es decir, únicamente tienen importancia las diferencias en V, por lo tanto se puede definir al potencial en un punto determinado de tal manera que tenga cualquier valor conveniente
- 9. Usualmente, se toma el potencial en el infinito como cero. Entonces, el potencial en un punto P es simplemente Potencial eléctrico V E dlP P Por la consideración de que Para cada punto P hay un valor del potencial VP; esto es, el potencial es un campo escalar: V 0 r Q V 04 1 La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el volt (V). 1volt =1joule/1coulomb 1V=1J/1C 1eV = 1.6 x 10-19J
- 10. Ejemplo 1: Hallar el potencial eléctrico en el punto P, el cual se halla ubicado en el punto medio de uno de los lados del cuadrado de la figura. El cuadrado es de lado a y en cada vértice tiene sus respectivas cargas con sus signos
- 11. Ejemplo2: Potencial eléctrico producido por dos cargas puntuales Datos: q, -q, a, x Incógnita: VP = ? VP= kq( 1/(x-a) - 1/(x+a) ) x y a a P x q-q
- 12. y (0,4) m x O (3,0) m P r1 r2 q1 q2 Datos: q1=2C; q2= -6C Ejemplo 3 Incógnita: VP= ? VP = -6,29x103 V
- 13. DIFERENCIAS DE POTENCIAL EN UN CAMPO ELECTRICO UNIFORME La diferencia de potencial es independiente de la trayectoria que se siga, el trabajo para llevar una carga de prueba entre dos puntos A y B es el mismo por cualquier trayectoria. Este hecho es debido a que el campo electrostático es conservativo. primer caso: existe un campo eléctrico uniforme dirigido a lo largo del eje y negativo V V E dl Edl E dl EdB A A B A B A B cos00 El resultado muestra que VA>VB es decir cerca de A hay una distribución de carga positiva o cerca de B una distribución de carga negativa. Las líneas de campo eléctrico siempre apuntan en la dirección decreciente del potencial eléctrico
- 14. segundo caso, más general se considera la situación de una partícula cargada que se mueve entre dos puntos A y B en presencia de un campo eléctrico uniforme a lo largo del eje x DIFERENCIAS DE POTENCIAL EN UN CAMPO ELECTRICO UNIFORME V E dl E dl E s A B A B E E Se ha sacado de la integral puesto que es constante V V Es EdB A cos Relación que existe entre V y E VB-VA=VC-VA. Por lo tanto, VB=VC. Es decir, los puntos A y C están al mismo potencial, o sea, pertenecen a una misma superficie compuesta de una distribución continua de puntos que están al mismo potencial eléctrico. Esta superficie recibe el nombre de superficie equipotencial. 0 ldE C B