Campo eléctrico de una partícula electrificada

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El campo eléctrico de una partícula electrificada puede ser representado en cada punto en el espacio, por un vector, por lo general simbolizado por E, que se denomina vector de campo eléctrico.

Sabemos que, como la carga se aleje de producir el campo eléctrico, la intensidad de este campo disminuye. Sin embargo, todavía no entendemos cómo se produce este cambio. Busquemos una ecuación que nos permite relacionar la intensidad del campo con la fuente de carga eléctrica, con el entorno y con la distancia.

Considere la fuente de carga Q puntiforme en el vacío, y una carga q prueba, separados por una distancia d. Donde P es el punto geométrico donde la carga de prueba, como se muestra arriba.

 La ecuación nos muestra que:

- La intensidad del campo eléctrico es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde el punto P a la fuente de carga Q.
- La intensidad del campo eléctrico en P no depende de q valor de carga de prueba, ya que este fue cancelado en el cálculo anterior.
- La intensidad de campo depende del medio que rodea la fuente de carga.

Tomemos el ejemplo a continuación:

Una carga eléctrica picaduras Q = 3 x 10-10 C genera, en un vacío, un campo eléctrico. Determine su intensidad a 3 mm de la misma. Adoptar K0 = 9 x 109 unidades del SI.

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb fue propuesto por el físico Charles Augustin de Coulomb , en el año 1725, y es una relación entre la intensidad de la fuerza electrostática entre dos cuerpos con carga eléctrica .

 Llame a la carga eléctrica que enfrenta el órgano encargado cuyas dimensiones son despreciables frente a las distancias que lo separan de otros organismos. Si tenemos en cuenta dos cargas eléctricas Q1 y Q2 separadas por una distancia situada en el vacío , dependiendo del signo de las cargas que pueden atraer o repeler .

Las cargas eléctricas de signos opuestos se atraen entre sí

Por lo tanto , podemos definir las cargas eléctricas del mismo signo ejercen una fuerza que mantiene separada , ya que los cargos con signos opuestos ejercen una fuerza de atracción entre ellos. Esta fuerza fue analizada por Charles Augustin de Coulomb .

Coulomb fue responsable del desarrollo de la teoría que ahora llamamos la ley de Coulomb.

Esta ley establece que la intensidad de la fuerza electrostática entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa .

Podemos escribir :

Dónde :

? F es la fuerza eléctrica entre cargas
? k es la constante electrostática en el vacío ( ko = 9 x 109 N.m2/C2 )
La carga eléctrica Q ?
distancia d ?

En las unidades del SI :

Cargos Q1 y Q2 - coulomb (C )
Distancia d - metro (m )
Fuerza eléctrica F - newton ( N)
K constante electrostática - N.m2/C2

La carga eléctrica

Una sustancia se compone principalmente de electrones, protones y neutrones , pero sólo los electrones y los protones tienen carga eléctrica.

 Cuando hablamos de electrostática nos referimos a las cargas eléctricas estáticas , es decir , cargos cuadros eléctricos. Aunque no es visible , la mayoría de los materiales de nuestra vida cotidiana es eléctricamente neutral, es decir, no muestra efectos eléctricos . Las diferentes situaciones de nuestra vida cotidiana, mostraron que no es la electricidad estática , por ejemplo : el día más seco , el pelo pentearmos , consiguen un poco " alvoraçados " debido a cargas eléctricas.

A través de experimentos sencillos en los que atritamos dos cuerpos , vemos el fenómeno de la electrificación . A través de este proceso , la fricción que se produce la transferencia de electrones desde un cuerpo a otro . Debido a esta transferencia de electrones , notamos también una fuerza de atracción y repulsión . Esta fuerza es debido a una propiedad de la materia llamada carga eléctrica . Así que podemos decir que esta fuerza es de naturaleza eléctrica .

Como ya se mencionó los dos tipos de fuerza , la atracción y la repulsión , podemos decir que hay dos tipos de cargas eléctricas con un comportamiento opuesto. Se sabe que las partículas elementales del átomo son neutrones, electrones y protones . Aunque los protones y los electrones tienen totalmente diferentes masas , que tienen cargas eléctricas opuestas , es decir , el mismo módulo pero de signos opuestos . Debido a una convención , se determinó que los protones son portadores de carga positiva y los electrones son los portadores de cargas negativas , mientras que los neutrones no tienen carga .

Sistema Internacional de Unidades ( SI) , la unidad de carga eléctrica es el culombio (C ) . El protón y el electrón en el módulo tienen la misma cantidad de carga eléctrica . El valor de la carga del electrón y la cantidad de protones se llama carga elemental ( e) y tiene un valor de:

y C = 1,6 0,10-19

Como C 1 es una cantidad de carga eléctrica muy grande, es común el uso de sus submúltiplos :

1 mC ( milicoulomb ) = 3,10 C
1 mC ( microcoulomb ) C = 10-6
1 nC ( nanocoulomb ) C = 10-9

La cantidad de carga eléctrica total ( Q ) es siempre un múltiplo entero (n ) veces la carga elemental ( e). Esta cantidad de carga puede ser determinada por la siguiente expresión :

Q = n . y

Como decíamos al principio, casi todos los cuerpos son eléctricamente neutros . Este hecho se debe a que el número de protones en una molécula o átomo es igual al número de electrones . Si hay una diferencia entre el número de protones y electrones , tener un ion . Los iones son átomos o moléculas electrificadas . Por lo tanto , llegamos a la conclusión de que un cuerpo se electrifica cuando el número total de protones es diferente del número total de electrones . Por lo tanto , un cuerpo se emociona cuando se pierde o recibe electrones.

En todos los experimentos realizados hasta la fecha , parece que , en sistemas aislados , la cantidad de carga eléctrica se mantiene constante . Esta ley se llama la conservación de la cantidad de carga eléctrica. Por lo tanto , podemos decir que la carga eléctrica no se crea y no se pierde , simplemente se mueve de un cuerpo a otro.

Campo eléctrico

De campo eléctrico es la región alrededor de una carga (positiva o negativa), en la que, por poner un cuerpo electrificado, esto está sujeto a una fuerza eléctrica.

Cuando se estudian las cuestiones relacionadas con el contenido de la mecánica, se estudian los conceptos del campo gravitacional de los planetas. En este estudio se vio que cualquier planeta tiene la propiedad de atraer los objetos que se encuentran en sus proximidades.

Siguiendo el mismo razonamiento, en electrostática, se puede decir que el espacio que rodea a una carga eléctrica se convierte también modificó porque surge de una fuerza de campo eléctrico. Por lo tanto, podemos decir que cualquier partícula que se electrificó, cuando se coloca en esta región, se somete a una fuerza eléctrica, o atracción y repulsión, dependiendo del valor de la carga.

El vector de campo eléctrico es

Como se muestra a continuación, el campo eléctrico alrededor de una carga es vector de dirección, es decir, y se han definido significados.

Convención de la dirección del campo E.

En la figura anterior tenemos una bola ahora electrificada cargado positivamente, cargado negativamente en este documento, que indicará la dirección y la dirección del campo eléctrico usando el vector E, que se llamará el campo eléctrico.

Se convino en que el campo de carga, también llamada carga de fuente Q> 0, es la lejanía, y el origen de carga Q <0 se acerca.