INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 1 OBJETIVOS 1

INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 1

OBJETIVOS 1. Describir la interacción entre cargas en reposo. 2. Definir el campo y el potencial electrostáticos. 3. Estudiar las propiedades de la interacción eléctrica. 4. Estudiar cómo se comporta un dipolo eléctrico en un campo externo. INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 2

INDICE 1. 2. 3. 4. Introducción. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Naturaleza conservativa del campo electrostático. Potencial electrostático. 5. Energía electrostática 6. Teorema de Gauss 7. Dipolo eléctrico en un campo eléctrico INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 3

Carga eléctrica • Existen dos clases de carga eléctrica: positiva y negativa. • La carga total del universo se conserva. • La carga está cuantizada. • En los átomos hay carga positiva y negativa. Ley de Coulomb Las fuerza entre dos cargas es central, siendo su módulo proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 4

Campo eléctrico Función vectorial de punto que representa una propiedad local atribuible a la presencia de cargas en el espacio. Fuerza sobre la unidad de carga positiva. Para una distribución de cargas puntuales qi situadas en puntos de coordenadas : Para distribuciones continuas de carga la suma se convierte en una integral. INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 5

Potencial electrostático El trabajo realizado por la fuerza eléctrica, cuando una carga se desplaza de un punto a otro del espacio, no depende de la trayectoria descrita sino de las posiciones inicial y final: la fuerza eléctrica es conservativa. El valor del trabajo realizado por la fuerza, cambiado de signo, es el incremento de energía potencial eléctrica de la carga. Se define el potencial eléctrico como la energía potencial por unidad de carga. El potencial creado en un punto P por una carga puntual q situada a una distancia r de P (origen de potenciales en el infinito): Actividades: Problema 4 INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 6

Energía electrostática Energía potencial de una distribución de carga: Trabajo que un agente externo debe realizar de forma cuasiestática para conseguir reunir una distribución de carga, partiendo de una posición en la que todas las cargas están a una distancia infinita entre sí, contra la fuerza que se produce entre ellas. Para distribuciones continuas de carga la suma se convierte en una integral. INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 7

Teorema de Gauss El flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada dentro de la superficie: Es una consecuencia directa de que la interacción electrostática entre cargas puntuales depende del inverso del cuadrado de la distancia. Este teorema tiene carácter general y resulta muy útil para calcular el valor del campo eléctrico en distribuciones de alta simetría (esferas, cilindros, planos). Actividad: Problema 7 INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 8

Dipolo eléctrico en un campo eléctrico Dipolo eléctrico: Sistema formado por dos cargas iguales y opuestas (+q, -q), separadas por una distancia L. Se caracteriza por su momento dipolar. Dipolo en un campo externo uniforme: No se ejerce fuerza neta sobre el dipolo. Se produce un momento de torsión: La energía potencial de orientación del dipolo en el campo es: Actividad: Problema 10 INTERACCION ELECTROSTATICA EN EL VACIO 9