martes, 15 de diciembre de 2009

Campo eléctrico

El campo eléctrico es la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.


Definición mediante la ley de Coulomb

La ley de Coulomb que expresa que la interacción entre dos cargas.

El campo eléctrico es la distorsión que sufre el espacio debido a la presencia de una carga.


Ley de Gauss en un campo eléctrico

Para conocer una de las propiedades del campo eléctrico se estudia que ocurre con el flujo de éste al atravesar una superficie. El flujo de un campo Φ se lo obtiene de la siguiente manera:

donde "da" es el diferencial de área en dirección normal a la superficie. Aplicando la ecuación en y analizando el flujo a través de una superficie cerrada se encuentra que:

donde Qenc es la carga encerrada en esa superficie. La ecuación es conocida como la ley integral de Gauss y su forma derivada es:


donde ρ es la densidad volumétrica de carga. Esto indica que el campo eléctrico diverge hacia una distribución de carga; en otras palabras, que el campo eléctrico comienza en una carga y termina en otra.
Esta idea puede ser visualizada mediante el concepto de lineas de campo. Si se tiene una carga en un punto, el campo eléctrico estaría dirigido hacia la otra carga.

Líneas de campo

Un campo eléctrico estático puede ser representado geométricamente con líneas vectoriales en dirección de la variación del campo, a estas líneas se las conoce como "líneas de campo". Las líneas vectoriales se utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden ser tantas como sea necesario visualizar.
Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es decir encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige perpendicularmente a la carga. Al unir los puntos en los que el campo eléctrico es de igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies equipotenciales, son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico.

Ley de Faraday

Michael Faraday realizó una serie de experimentos que lo llevaron a determinar que los cambios temporales en el campo magnético inducen un campo eléctrico. Esto se conoce como la ley de Faraday. La fuerza electromotriz, definida como el rotacional a través de un diferencial de línea esta determinado se la expresa así:

donde el signo menos indica la Ley de Lenz y Φ es el flujo magnético en una superficie, determinada por:

reemplazando las dos ecuaciones anetriores, se obtiene la ecuación integral de la ley de Faraday:

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico

Problemas resueltos:

http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/fisica/electymagne/TEORIA/examenes/electro/electro.htm

No hay comentarios:

Publicar un comentario