Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Asignatura: Física Aplicada, Profesor: ERNESTO BLANCO, Carrera: Fisioterapia, Universidad: Nebrija
Tipo: Apuntes
1 / 38
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
1
Esta fotografía muestra la caída de un rayo sobre un árbol cerca de algunas casas en una zona rural. Los relámpagos están asociados con campos eléctricos muy intensos que se generan en la atmósfera. Michael Faraday (1791-1867)
2
1.6 (A) En un día con poca humedad, con una regla de plástico cargada por frotamiento, por ejemplo en el cabello o en un paño de lana, es posible levantar pequeños trocitos de papel que tienen carga neta nula. ¿Cómo es posible que aparezca una fuerza hacia arriba que equilibre a la gravedad si los trozos de papel tienen carga neta cero? ¿Esta fuerza variaría si los trocitos de papel fueran conductores? ¿Podrías estimar la carga?
4
Objetivos de la clase: El campo eléctrico : El campo eléctrico (K-16.2, S-23.4, S-23.6). El campo eléctrico debido a distribuciones de carga (K-16.3). Calma, calma!.... ¡Qué no cunda el pánico!…
5 CAMPO ELÉCTRICO Experimentamos la atracción gravitatoria de la Tierra que nos atrae hacia su centro. Podemos decir que la Tierra produce un campo gravitatorio que ejerce una fuerza sobre nosotros. El campo actúan a través del espacio y producen efectos a pesar de no existir contacto físico entre los objetos que interactúan. El campo gravitacional g se define como la fuerza gravitacional F g que actúa sobre una partícula de prueba de masa m dividida entre esa masa: g = F g/ m. Se dice que existe un campo eléctrico en la región del espacio que rodea a un objeto con carga ( carga fuente). Cuando otro objeto con carga ( carga de prueba) entra en este campo , una fuerza eléctrica actúa sobre él. El campo eléctrico ( E) en un punto en el espacio se define como la fuerza eléctrica F E , que actúa sobre una carga de prueba positiva q 0 colocada en ese punto, dividida entre la carga de prueba.
7 CAMPO ELÉCTRICO - SUPERPOSICIÓN Una carga de prueba q 0 en el punto P está a una distancia r de la carga puntual q. a) Si q es positiva, la fuerza en la carga de prueba se aleja de q. ) Para una carga fuente positiva, el campo eléctrico en P apunta radialmente hacia afuera de q. c) Si q es negativa, la fuerza en la carga de prueba se dirige hacia q. d) Para una carga fuente negativa, el campo eléctrico en P apunta radialmente hacia adentro en dirección a q. Campo eléctrico (E) - debido a un sistema de cargas en un punto se define como la fuerza neta de origen coulombiano ejercida por aquellas cargas sobre una carga testigo positiva q 0 , dividida por q 0 ( q 0 se supone tan pequeña que no provoca la redistribución de las demás cargas) La fuerza eléctrica sobre un cuerpo cargado es ejercida por el campo eléctrico que otros cuerpos cargados originan En cualquier punto P, el campo eléctrico total debido a un grupo de cargas fuente es igual a la suma vectorial de los campos eléctricos de todas las cargas.
8 CAMPO ELÉCTRICO Una vez que conocemos el campo eléctrico en un punto, podemos hallar la fuerza que coloquemos allí. No es necesario conocer el valor ni la posición de las cargas que crean el campo. Ejemplo: un ion Na+^ tiene una carga igual a q = e = 1,6 ×10-19^ C. Si el campo en una membrana celular es 10^6 N/C la fuerza sobre el ion vale F= q.E F= (= 1,6 ×10-19^ C).(10^6 N/C) = 1,6 ×10-13^ N ATENCIÓN: Siempre suponemos que la carga de prueba no perturba la distribución original de las cargas que crean el campo eléctrico.
10 CAMPO ELÉCTRICO EJEMPLO – Sean las cargas +Q y –Q que se muestran en la figura. Si Q= 2,0 ×
C en el origen, hallar la fuerza que actúa sobre ella.
11 DISTRIBUCIONES DE CARGAS CONTINUAS Frecuentemente el sistema de cargas se puede modelar como si fuera continuo y se consideran diferenciales de carga (modelo macroscópicamente pequeño y microscópicamente grande). Por ejemplo para el caso de cuerpos macroscópicos cargados (barras, cilindros, discos, esferas) Es decir, el sistema de cargas espaciadas en forma compacta es equivalente a una carga total que es distribuida de forma continua a lo largo de alguna línea, sobre alguna superficie, o por todo el volumen. Densidad de carga volumétrica (ρ) ) si se distribuye uniformemente Densidad de carga superficial (σ) ) si se distribuye uniformemente Densidad de carga lineal (λ)) si se distribuye uniformemente
13 LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO Líneas de campo eléctrico que atraviesan dos superficies. La magnitud del campo es mayor en la superficie A que en la B.
14 LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO a) Líneas de campo eléctrico para dos cargas puntuales de igual magnitud y de signo opuesto (un dipolo eléctrico). El número de líneas que salen de la carga positiva es igual al número que termina en la carga negativa. b) Pequeñas partículas suspendidas en aceite se alinean con el campo eléctrico.
16 ELECTRORRECEPCIÓN DEL TIBURÓN
17 DIPOLO ELÉCTRICO El dipolo eléctrico es un buen modelo de muchas moléculas, como el ácido clorhídrico (HCl). Los átomos y moléculas neutros se comportan como dipolos cuando se colocan en un campo eléctrico externo. Además, muchas moléculas, como HCl, son dipolos permanentes. Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas de magnitudes iguales y signos opuestos separados por una distancia 2 a. El momento del dipolo eléctrico p está orientado desde - q hacia +q. p = 2aq La molécula de agua, H 2 O, tiene una polarización permanente debido a su geometría no lineal. El centro de la distribución de la carga positiva está en el punto ×. Veremos que el campo eléctrico que crea un dipolo para distancias grandes es proporcional a p y decrece como 1/r^3.
19 EJEMPLO 1.8 (A) La molécula de NH 3 tiene un momento dipolar eléctrico permanente de 5,0 10
-
𝑙 = 2 𝑎 = 𝑝 𝑒 = 5,0 × 10 − 30 1,6 × 10 − 19 =3,1 × 10 − 11 𝑚
20 CAMPO ELÉCTRICO DEBIDO A DISTRIBUCIONES DE CARGAS El campo eléctrico total debido a dos o más cargas es la suma de sus campos individuales. Si los campos eléctricos apuntan en direcciones distintas, se producirán algunas cancelaciones en la suma. Estas cancelaciones pueden hacer que la variación del campo total con la distancia sea muy diferente de la dependencia en 1/r^2 del campo de una sola caga puntual. Veremos, por ejemplo, que el campo puede variar como 1/r 3 o incluso ser constante.
