Campo elctrico Aplicaciones Unidades y magnitudes SI U

Campo eléctrico Aplicaciones Unidades y magnitudes SI

U 6|Campos eléctricos Noción de campo Ley de Coulomb y energía potencial eléctrica Intensidad del campo eléctrico Potencial eléctrico Campo eléctrico de una distribución esférica Gradiente de un campo escalar Ecuaciones de Maxwell

U 6|Noción de campo Cuando una magnitud física toma un valor determinado en cada uno de los puntos de una zona del espacio decimos que en aquella zona existe un campo. Escalar Campo (Isolíneas) Vectorial (Líneas de campo) En un disco que gira tenemos un ejemplo claro de un campo vectorial, ya que a cada uno de sus puntos le corresponde un vector velocidad. Mapa del tiempo. La presión correspondiente a cada línea está expresada en milibares, unidad que suelen utilizar los meteorólogos.

U 6|Ley de Coulomb y energía potencial eléctrica Ley de Coulomb La intensidad de la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al valor de cada carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Esquema de fuerzas entre dos cargas positivas. Energía potencial Las fuerzas de interacción entre las cargas puntuales son fuerzas conservativas, y por tanto entre éstas existirá una energía potencial eléctrica. Variación de la energía potencial con la distancia entre dos cargas de signos contrarios.

U 6|Intensidad del campo eléctrico La intensidad de un campo eléctrico en un punto es la fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva situada en este punto por unidad de carga. La intensidad del campo eléctrico creado en un punto del espacio por un conjunto de cargas puntuales es igual a la suma vectorial de las intensidades de los campos que crearía por separado cada una de estas cargas. Campo creado por dos cargas positivas iguales. Campo creado por dos cargas iguales y de signo contrario.

U 6|Potencial eléctrico Potencial de un campo eléctrico en un punto El potencial en un punto creado por varias cargas puntuales es la suma algebraica de los potenciales que crearía en este punto cada una de las cargas. El trabajo que realiza la fuerza electrostática cuando se desplaza una carga Q entre dos puntos es: Las superficies formadas por puntos que poseen el mismo potencial se denominan superficies equipotenciales. Las superficies equipotenciales en el campo creado por una carga puntual son superficies esféricas concéntricas. Las isolíneas del campo creado por una masa puntual son circunferencias concéntricas.

U 6|Campo eléctrico de una distribución esférica En todos los conductores cargados estáticamente, la carga eléctrica se distribuye automáticamente de forma que la intensidad del campo es nula en el interior del conductor y el potencial igual en todos sus puntos. Intensidad del campo en el exterior Potencial eléctrico en la superficie y en el exterior Campo creado por un conductor esférico cargado eléctricamente.

U 6|Gradiente de un campo escalar La relación entre las magnitudes escalares y las vectoriales se obtiene por medio del operador gradiente, que aplicado a una función escalar obtiene un vector: Ejemplo de vectores gradiente respecto de las isolíneas. Dirección del vector intensidad de campo eléctrico respecto de las líneas de potencial, alrededor de una carga puntual negativa.

U 6|Ecuaciones de Maxwell resumió todos los efectos de los campos eléctricos y los campos magnéticos en sus cuatro ecuaciones, que constituyen la denominada síntesis electromagnética. Con esto, Maxwell unificó bajo unas mismas leyes la electricidad, el magnetismo y la óptica.

U 6|Aplicaciones Tubo de rayos catódicos Contador Geiger-Müller

U 6|Tubo de rayos catódicos Tubo o recipiente de cristal en el que se hace parcialmente el vacío. Contiene dos electrodos entre los que se aplica una diferencia de potencial muy elevada, y se produce un chorro de partículas que salen del cátodo, se desplazan en línea recta y producen fosforescencia al chocar contra determinadas sustancias. La velocidad que alcanzan los electrones acelerados entre el cátodo y el ánodo es: Esquema transversal de un tubo de rayos catódicos de televisor. 1. Rejilla de control 2. Ánodo 3. Bobinas deflectoras 4. Filamento calentador 5. Cátodo 6. Haz de electrones 7. Bobina de enfoque 8. Pantalla fluorescente Hay dos bobinas deflectoras más, perpendiculares al plano de la figura, situadas aproximadamente en la misma zona que las bobinas 3.

U 6|Contador Geiger-Müller Dispositivo aplicado en la detección de partículas radiactivas. El campo eléctrico en el interior del tubo es: Esquema del campo eléctrico creado en el interior de un tubo de Geiger. Müller. Esquema de un contador Geiger-Müller.

U 6|Unidades y magnitudes SI Magnitud Símbolo Unidad (SI) Carga eléctrica Q C Permitividad del medio K Nm 2 / C 2 Energía potencial eléctrica UE J Intensidad campo eléctrico N/C Potencial eléctrico V V Permitividad eléctrica ε C 2 / Nm 2 Densidad lineal de carga λ C/m