CIRCUITO ELÉCTRICO: CAPITULO 3: CAMPO ELÉCTRICO

CAPITULO 3: CAMPO ELÉCTRICO

Es una región del espacio donde se ponen de manifiesto fuerzas de tipo eléctrico

Como la fuerza es una magnitud vectorial el campo eléctrico también  es una magnitud vectorial que tiene dirección y modulo al mismo tiempo

INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO

Es el valor de campo eléctrico en un punto en el espacio.  Dicho punto se define como la fuerza que ejerce el campo eléctrico sobre la unidad de carga positiva, situada en este punto.  Su expresión matemática es la siguiente:

Como la intensidad de campo es un vector tendrá una dirección, un punto de aplicación y un sentido.

La dirección viene definida por la línea que une ese punto con la carga que origina el campo eléctrico y el punto de aplicación coincide con el punto donde se decía hallar valor de dicho campo

Si en la fórmula anterior reemplazamos el valor de la fuerza de un color se obtiene lo siguiente:

Q: es la carga que origina el campo eléctrico

r: es la distancia que existe entre dicha carga y el punto donde se calcula la intensidad del campo eléctrico

|E|: es el módulo de la intensidad del campo eléctrico

La unidad de la intensidad del campo eléctrico en el sistema internacional es él Voltio

El Voltio por metro es la intensidad del campo eléctrico que ejerce una fuerza en N sobre un cuerpo cargado con una cantidad de Electricidad de un culombio

El Voltio por metro es la intensidad del campo eléctrico que ejerce una fuerza en N sobre un cuerpo cargado con una cantidad de Electricidad de un culombio.

Ejemplo:

Calcula la intensidad de campo en un punto situado en el mismo plano a 2 cm,  en dirección norte,  de una carga positiva de 2.10^-6. Constante Er=1

POTENCIAL ELÉCTRICO

Se llama potencial eléctrico en un punto a de un campo eléctrico al trabajo realizado sobre la unidad de carga eléctrica positiva para desplazar la desde el infinito hasta dicho punto. Su expresión matemática es la siguiente:

La unidad de potencial eléctrico según el sistema internacional es el voltio (v) y se define como el potencial existente en un punto de un campo eléctrico donde una carga culombio tiene una energía potencial eléctrico de un Joule, lo que quiere decir que para trasladar la carga de un culombio desde el infinito hasta el punto se ha necesitado un trabajo de un Joule.

El potencial eléctrico es una magnitud escalar, que sólo tiene módulo.

TRABAJO MECÁNICO

Joule = N.m

TRABAJO ELÉCTRICO

Joule = V.A.n

DIFERENCIAL DE POTENCIAL

Se llama diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo eléctrico, al trabajo necesario para llevar la unidad y descarga eléctrica positiva desde el punto A hasta el punto B.

  

Expresión matemática es: 

La diferencia de potencial entre los puntos es la diferencia de sus potenciales respectivos.

En la práctica se utiliza el término de tensión eléctrica, o simplemente voltaje, para referirse a la diferencia de potencial. Ejemplo: la diferencia potencial entre los bornes de una pila es de 1,5 voltios.

Ejemplo

Calcular la diferencia de potencial creada por una carga de 12.10^-19  culombios entre los puntos a y b si su valor a 100 mm y 60 mm respectivamente de dicha carga. Er = 1

CORRIENTE ELÉCTRICA

Es el flujo de electrones de un lugar a otro a través de un cuerpo conductor con una velocidad de propagación del 300,000 km/seg. Esto no quiere decir que la velocidad del electrón sea la misma, su velocidad por los conductores es pequeña, alrededor de 0,0009 cm/seg. O aproximadamente a 3 cm/h.

INTENSIDAD DE CORRIENTE

Se le define como la cantidad de electrones que pasan por un punto específico en una determinada dirección y en la unidad del tiempo.

Como la intensidad de la corriente es una magnitud variable, la definición anterior se puede expresar matemáticamente si tomamos proporciones pequeñas de tiempo (∆t) y observamos la dirección que experimenta la cantidad de electricidad (∆q), en ese tiempo entonces la fórmula será:

Dónde "i" es intensidad de corriente expresada en amperios y la razón de ∆t/∆q es la velocidad de desplazamiento de la carga eléctrica o cantidad de electricidad en Coulomb sobre segundo.

Pero si la intensidad es constante la fórmula anterior se puede prestar de la siguiente manera:

Dónde "Q" es la cantidad de electricidad constante que pasa por un punto específico durante el tiempo t. La unidad de la intensidad de la corriente es el amperio que viene hacer la división de un culombio entre un segundo.

DENSIDAD DE LA CORRIENTE (J)

Es el cociente entre la intensidad de la corriente y el área o sección transversal del conductor por el que circula dicha corriente. Expresión matemática es:

Si la intensidad se expresa en amperios y la sección del conductor en mm², entonces la densidad de la corriente se expresa en A/mm².

Ejemplo

La corriente nominal de una lámpara de linterna es de 0,2 amperios y el hilo de filamento de wolframio tiene un diámetro de 0,0 3 mm. Cuál es la intensidad de la corriente?

Ejercicios

1 ) Una varilla de litio pierde 4 . 10³ de electrones cuando es frotado con una tela de seda, entonces         la carga contiene cuál será:

2) En un laboratorio se lleva a cabo un experimento, en este se divide las cargas en tres partículas las cuales         son:

¿Cuál de las cargas expresadas no ha sido medida correctamente? La teoría de la cuantificación nos dice que toda carga debe ser múltiplo de la carga de un electrón.

3) Un cuerpo eléctricamente neutro, es frotado rigurosamente con un paño de seda, el cuerpo se carga con         8 . 10^-17 C. ¿Cuántos electrones gana la seda?

4) Con qué fuerza se extrae un electrón y un portón cuando están separados en 1,6 mm.

5) Por un conductor circula 4 . 10²⁰C en 32 segundos. Hallar la corriente que fluye por este conductor.

6) Dos cargas puntuales se repelen con una fuerza de 2 . 10^-15N, si la distancia de las cargas no valía una de         ellas se reduce a la mitad y la otra se hace 10 veces mayor. ¿Cuánto medirá la nueva fuerza de repelencia?

7) La intensidad de la corriente es de 3A y circula durante 4 horas. Calcular la cantidad distribuida de ambas         partes.

8) Una corriente de 2 amperios circula durante 5 días. ¿Qué cantidad electricidad ha pasado?

9) Una carga puntual positiva q₁= 4,6 uc se haga a 9 cm de otra puntual de q₂= 3,6 uc dentro de un recipiente que contiene gasolina (Er=2,3). Calcular la fuerza de repelencia

10) Hallar el campo situado en el vértice de un triángulo equilátero de 2 cm de largo por dos cargas positivas de 2 culombios y que están situadas en los dos vértices restantes.