Ejemplo de Campo Eléctrico

Campo eléctrico: Se denomina al espacio que forma un cuerpo cargado eléctricamente.
Campo producido por una carga puntual: Se denomina al espacio donde una carga que pueda imaginarse concentrada en un punto produzca un campo eléctrico.
Líneas de fuerza: Son aquellas líneas trazadas en un campo eléctrico de una ¿rea cargada eléctricamente de tal modo que sean tangentes a ella en cada punto. Cabe destacar las siguientes propiedades de las líneas de fuerza:
No hay línea de fuerza que empiece o termine en el espacio que rodea las cargas.
Todas las líneas de fuerza divergen radialmente a partir de las cargas positivas, mientras que convergen radialmente hacia las cargas negativas.
Las líneas de fuerza nunca se cruzan.
Intensidad del campo eléctrico: Es igual al cociente de dividirla fuerza (F) que recibe la carga de prueba entre su valor (q₂), cuando la carga de prueba se coloca en el punto considerado.

F=N
q₂=C
E=N/C
k=9x10⁹ Nm²/C²
r=m

E=F/q²=(k)q²/r²

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular la intensidad del campo eléctrico de una carga de prueba de 3x10^-8 C que recibe una fuerza de 7.2x1 0^-10 N.

E=F/q₂=7.2x10^-10 N/3x10^-8 C=2.4 x 10^-2 N/C

Energía potencial eléctrica: Se denomina al trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro dentro de un campo eléctrico.
Potencial eléctrico: Es el trabajo que se lleva a cabo dentro de un campo eléctrico para hacer pasar cargas eléctricas dentro del sistema.
Potencial en un punto: Es el trabajo suministrado sobre la unidad de carga para llevarla desde un punto de energía potencial cero hasta el punto considerado. Las unidades de potencial eléctrico son: Volts (V).

W=J
V=V
q=C

V=W/q=q/r

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular el trabajo suministrado en una carga eléctrica de 3x10^-8 C que produce 2.4x10² V.

W = Vq = (2.6x10² V)( 3x10-¹⁰ C ) = 7.8x10^-8J

Concepto de la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera, producidos por una carga puntual: Es el trabajo suministrado para traer a la unidad de carga puntual de un punto cero (a), hasta un segundo punto considerado (b).

V=V
W=J
q=C

V_b-V_a=W_ab/q

V=W/q

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular la diferencia de potencial que se genera entre una carga puntual de 6.2x10^-9 C que se desplaza con una fuerza de 67 N y la distancia es de 2 cm.
En este tipo de problemas hay que calcular el trabajo.
   
W = Fd = (67 N) (0.02 m) = 1.34 J

Se determina la diferencia de potencial tomando en cuenta que parte de un punto cero la carga.

V=W/q=1.34 J/6.2x10^-9 C=2.16x10⁸ V

Trabajo en un campo eléctrico: Es la cantidad de energía potencial eléctrica que se encuentra en el campo eléctrico.

W=J
V=V
q=C

W=q(V_b-V_a)
W=qV

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular la carga que se localiza en un campo eléctrico en el cual el trabajo es igual a 7.9 J y la diferencia de potencial del punto iniciales de 2.4x1O⁸ V y el punto final es 5.3x10⁸ V.

W=q(V_b-V_a)
q=W/(V_b-V_a)=7.9 J/5.3 x 10⁸ V-2.4x10⁸ V=2.72x10^-8 C

Corriente eléctrica: Es el producto de la diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor causado por un generador del movimiento de electrones a través de un conductor.
Corriente directa (cd): Se denomina a la corriente eléctrica en la cual los electrones circulan en un solo sentido (-) a (+), además tienen intensidad constante y los ejemplos más comunes son: pilas y acumuladores.
Corriente alterna (ca): Se denomina a la corriente eléctrica en donde los electrones cambian su sentido un número determinado de veces, además la intensidad no es constante y los ejemplos más comunes son los generadores.
Intensidad de corriente eléctrica: Se denomina a la carga eléctrica que pasa por cada sección del conductor en un segundo. Sus unidades son los amperes (A).

l=A
q=C
t=s

l=q/t

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular la intensidad de la corriente eléctrica que genera una carga de 2.6x10^-8 C en un tiempo de 25s.

l=q/t=2.6x10^-8 C/25 s=1.04x10^-9 A

Voltaje: Es la diferencia de potencial que resulta del producto de la resistencia del circuito por la intensidad de la corriente. Sus unidades son los voltios (V).

V=V
l=A
R=W

V=Rl

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular el voltaje que genera un circuito eléctrico que tiene una resistencia de 8 Ohms y una intensidad de corriente de 12 A.

V=Rl=(8 O)(12 A)=96 V

Resistencia: Es la oposición al paso de una corriente eléctrica dentro de un sistema.
Unidades: Ohms (O).
R=O
V=V
l=A

R=V/l

EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN:

Calcular la resistencia de un circuito que tiene un voltaje de 48 V y una carga de12x10^-8 C en 3x10^-4 s.

l=q/t=12x10^-8 C/3x10^-4 s=4x10^-4 A
R=V/l=48 V/4x10^-4 A=12 Ohms