Campos eléctricos.

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Coulomb observó que a mayor distancia entre dos cuerpos cargados eléctricamente, menor es la magnitud de la fuerza de atracción o de repulsión. Pero la magnitud de la fuerza no se reduce es en igual proporción al incremento de la distancia, más bien lo hace respeto al cuadrado de ésta misma, es aquí donde se identifica la famosa ley del inverso del cuadrado de la distancia entre las cargas. Así por ejemplo, entre dos cargas eléctricas separadas por 1 cm hay una magnitud de la fuerza de repulsión de 2n (hay que recordar que la unidad de medida de la fuerza son los newtons); al aumentar la distancia a 2 cm la magnitud de fuerza no será reducida a la mitad, más bien se reducirá a la cuarta parte y en éste caso el resultado va a ser de 0.5n. Si la distancia aumentara 3 veces, la magnitud de fuerza se volvería 9 veces menor; y si se cuadriplica, la fuerza equivaldrá a una magnitud 16 veces menor, esto ira ocurriendo sucesivamente.

De acuerdo con sus observaciones, Coulomb estableció que: la magnitud de la fuerza F de atracción o de repulsión entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa:

[pic 2]

Además notó que esta misma magnitud entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de sus cargas:

[pic 3]

Por tanto, relacionando ambas cuestiones la ecuación general queda de la siguiente manera:

[pic 4]

CAPÍTULO III: CAMPO ELÉTRICO E

El campo eléctrico es una propiedad del espacio mediante la cual “se propaga” la interacción entre cargas. Una región del espacio en la cual existe una perturbación tal que a cada punto de dicha región le podemos asignar una magnitud vectorial, llamada intensidad de campo eléctrico E.

Este campo que también es de fuerza, esta creado por la atracción y/o repulsión de cargas eléctricas, se mide con la famosa unidad de Voltios por metro (V/m).

Desde otro punto, los campos electrostáticos, se pueden definir como espacios que no varían con el tiempo, se generan por cargas eléctricas fijas en el campo, y son distintos de aquellos que si cambian con el tiempo. Es en este espacio donde ocurre la interacción entre las cargas, pero, ¿cómo ocurre esta interacción?

Existen distintas formas por medio de las cuales puede ocurrir una relación entre los cuerpos. A continuación explicaré las más importantes y conocidas: Frotamiento, Contacto e Inducción.

FROTAMIENTO

Los cuerpos electrizados por frotamiento producen pequeñas chispas eléctricas, si el cuerpo es obscuro se varan las chispas además de escucharse, un ion se forma cuando un átomo presenta desigualdad entre el número de cargas eléctricas. La electrización ppr frotamiento se obtiene cuando dos cuerpos de diferente material son frotados (rozados) entre sí.

CONTACTO

Éste fenómeno se origina cuando un cuerpo saturado de electrones sede algunos a otro cuerpo con el cual tiene contacto, pero si un cuerpo que no tiene electrones o con carga positiva se una con otro atraerá parte de los electrones de dicho objeto y cuando un cuerpo posee algún tipo de carga eléctrica y se pone en contacto las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre sí.

INDUCCIÓN

Un objeto cargado eléctricamente puede atraer a otro que está neutro cuando acercamos dicho cuerpo, como resultado de ésta relación, la redistribución de cargas se ve alterada, la carga con signo opuesto se acerca a éste. Cuando un campo eléctrico es acercado a un cuerpo neutro, éste adquiere una carga del mismo signo que la de éste; si se mantiene el campo eléctrico cerca del cuerpo llagara un momento ene que éstos se rechacen, pues ambos tendrán cargas del mismo signo.

*Líneas de Campo de una carga puntual y de un Dipolo

Una carga puntual es la que tiene distribuida en un cuerpo electrizado, cuyo tamaño es pequeño comparado con la distancia que existe entre otro cuerpo cargado eléctricamente. Otra característica de la carga puntual es que su valor de carga también es pequeño y toda la carga del cuerpo se encuentra reunida en su centro.

La perturbación que crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante un vector denominado campo eléctrico. La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga (b):

[pic 5]

El campo eléctrico E creado por la carga puntual q1 en un punto cualquiera P se define como:

[pic 6]

Donde q1 es la carga creadora del campo (carga fuente), K es la constante electrostática, r es la distancia desde la carga fuente al punto P y ur es un vector unitario que va desde la carga fuente hacia el punto donde se calcula el campo eléctrico (P). El campo eléctrico depende únicamente de la carga fuente.

Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, una positiva +q y otra negativa -q del mismo valor, separadas una distancia d, generalmente pequeña. La característica principal del dipolo eléctrico es el momento dipolar, que se define como el producto de la carga [pic 7]por la distancia que existe entre ambas cargas, [pic 8], en la dirección del eje del dipolo y sentido de la carga negativa a la positiva. Esta magnitud es vectorial, y se escribe:

[pic 9]

Al colocar un dipolo eléctrico en un campo electrostático, el dipolo tiende a orientarse con su carga positiva apuntando en el sentido de las líneas del campo. Algunas moléculas tienen un momento dipolar permanente (como el agua), que influye de forma decisiva en algunas de sus propiedades químicas. Tales moléculas se denominan polares.

De esto destaca el fenómeno de polarización. La polarización es el campo vectorial que expresa la densidad de los momentos eléctricos dipolares permanentes o inducidos en un material dieléctrico.

[pic 10]

PREGUNTAS.

Con respecto al tema que trabajamos,