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1. Carga y Campo Eléctrico
� Carga eléctrica. Conservación de la carga.
Ley de Coulomb.
� Campo eléctrico. Potencial. Ley de Gauss.
� Conductor cargado en equilibrio electrostático.
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Carga eléctrica
� Dos tipos: positivas y negativas.
� Cargas iguales se repelen; cargas opuestas se atraen.
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Carga eléctrica
� Unidad de carga eléctrica: Culombio [Q]=IT
� La carga eléctrica está cuantizada. La mínima cantidad de carga eléctrica susceptible de ser aislada es qe-= 1,60×10-19 C.
� En un cuerpo eléctricamente aislado, la carga eléctrica neta se conserva (no pueden alterarse las cantidades de cargas + y -).
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Ley de Coulomb (1786-1789).
221
2,1d
qqk=F
� Cuantifica las fuerzas entre cargas eléctricas puntuales. En el vacío:
04
1
επ=k
K=9·109 Nm2/C2 ε0=8,85·10-12 C2/(N·m2)
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Principio de superposición
i,1F
q1
qiq2 i,2F
q3
i,3FiF
∑=j
iji ,FF
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Campo eléctrico.
� El campo eléctrico (E) modelizael efecto que crea una cargaeléctrica en el espacio que larodea. En cada punto del espaciotiene un valor, dependiente desu distancia (r) a la cargacreadora.� Se define como la fuerza eléctrica que actuaría
sobre 1 C colocado en ese punto.
204 r
q
επ=E
[E]=M L T-3 I-1
Se mide en N/C
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Campo eléctrico.
� Cuando una carga se sitúa dentro de un campoeléctrico, sobre ella aparece una fuerza de valor qE
E
q(>0)
EF q=
q(<0)
EF q=
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Líneas de campo eléctrico.
E
-+
� Se llama así a las líneas que, en cada punto del espacio, son paralelas al vector campoeléctrico en dicho punto.
E
E
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Líneas de campo eléctrico.
� Se llama así a las líneas que, en cada punto del espacio, son paralelas al vector campoeléctrico en dicho punto.
+ +
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Potencial electrostático.
� El campo eléctrico creado por cargas puntuales es un campo central, y por tanto conservativo:
� La función potencial V es el potencial electrostático del campo eléctrico, y se calcula como:
[V]=M L2 T-3 I-1 unidad: Voltio V
VE ∇−=rr
r4
QV
0επ= V=0 en r → ∞
V representa la energía por unidad de carga eléctrica en ese punto
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Diferencia de potencial electrostático.
)VV(qUUdqdW BABA
B
A
B
A
B
A −=−=== ∫∫ rErF
� El trabajo hecho por un campo conservativo para llevar una carga q desde un punto A hasta otro B es igual al decremento de energía potencial:
rEdq
WVV
B
A
B
ABA ∫==−
� La d.d.p. entre dos puntos representa el trabajohecho por el campo eléctrico para llevar la unidad de carga eléctrica positiva desde A hasta B:
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Energía potencial electrostática.
� La energía potencial electrostática, U, de una carga q situada en un punto P de un campo eléctrico en el que el potencial es V, vale:
qVU =
� Representa el trabajo hecho por el campo eléctrico para llevar la carga q desde P hasta el infinito:
∞
∞∞
∞ ===−== ∫∫ P
PP
WddqVVqqVU rFrE)(
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Teorema de Gauss
� El flujo del campo eléctrico a través de unasuperficie cerrada S cualquiera es igual a la cargatotal encerrada en la superficie dividida por ε 0 .
0
encerradoVolumen
i
0cerradaerficie
1
εεφ ==⋅= ∑SEsup
Q qi
Volumenencerrado
= ∑ Carga encerrada
� Este modo de calcular el flujo del campo eléctrico a través de unasuperficie cerrada sólo es posible si E (campo eléctrico) esconstante en todos los puntos de la superficie cerrada yperpendicular a ella.
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Conductor en equilibrio electrostático.
� Conductor en equilibrio electrostático: no se tiene un movimiento neto de las cargas.
� El campo eléctrico es cero en cualquier punto del interior del conductor.
E EiEr
iEr
iEr
iEr
iEr
iEr
0=+ iEE
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Conductor en equilibrio electrostático.
� La carga en un conductor aislado reside sobre su superficie.
� en el interior0=E
0=⋅= ∫ SE dφ
0εφ
∑= iQ
0=iQ
Superficiede Gauss
E Teorema deGauss
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Conductor en equilibrio electrostático.
� El campo eléctrico es perpendicular a la superficie del conductor.
E
nE
tE
Movimiento
de cargas
E
Cargas
en reposo
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Conductor en equilibrio electrostático.
� Teorema de Coulomb: en los puntos cercanos a la superficie del conductor, .0/ εσ=nE
E
Sn̂
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E
Conductor en equilibrio electrostático.
� Todo punto del conductor cargado en equilibrio está al mismo potencial.
∫ =⋅−=−B
AAB dVV 0lE
A
B
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CUESTIONES. 1
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CUESTIONES. 2
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CUESTIONES. 3