Campo eléctrico y el movimiento de la carga
¿Qué es un campo eléctrico?
La carga es una propiedad de una partícula y puede ser positiva o negativa. Por ejemplo, un electrón tiene una carga negativa de 1,6 x 10 ^ -19 culombios. Coulomb es la unidad de carga. Las cargas crean campos eléctricos, y el campo eléctrico creado por una carga hará que otras cargas cercanas sientan una fuerza: las cargas opuestas se atraen y las cargas similares se repelen.
Un campo eléctrico es la fuerza eléctrica por unidad de carga. O en otras palabras, es la fuerza que sentiría una carga de prueba positiva de 1 culombio. Una carga de prueba es solo una carga que usa para hacer una prueba, un experimento. Entonces, en otras palabras, para calcular la intensidad del campo eléctrico en una ubicación, todo lo que tienes que hacer es cargar +1 culombio, colocarlo en esa posición y medir la fuerza que siente. El campo eléctrico se mide en newtons por culombio (N / C).
Los campos eléctricos se pueden representar en forma de diagrama utilizando líneas de campo eléctrico o vectores de campo eléctrico. Por ejemplo, el campo eléctrico alrededor de una carga puntual positiva se ve así.
Los vectores le indican la fuerza del campo en el punto donde comienza la flecha. Cuanto más larga sea la flecha, más fuerte será el campo. Con líneas de campo eléctrico, cuanto más cerca están las líneas, más fuerte es el campo. Observe que las líneas y flechas apuntan en sentido contrario a la carga positiva; esto se debe a que una carga de prueba positiva sería repelida, se alejaría de esta carga positiva.
Aquí están los vectores de campo y las líneas para una carga negativa. Se ven similares, pero las flechas apuntan hacia la carga negativa. Eso es porque atraería una carga positiva.
Campo eléctrico y movimiento
Una cosa importante a tener en cuenta es que no confunda los campos eléctricos con el movimiento de las cargas. Si libero una carga de prueba positiva desde el reposo en una posición, la carga seguirá las líneas del campo eléctrico. Pero lo que realmente te dicen las líneas de campo es la fuerza que siente la carga. Con una velocidad inicial de cero, cualquier objeto se moverá en la dirección de una fuerza. Pero no siempre es necesario que sea así.
Por ejemplo, si su carga de prueba positiva se mueve hacia el norte y entra en un campo que apunta al oeste, la carga se curvará en un círculo vagamente al noreste. Eventualmente seguirá las líneas de campo y se moverá hacia el oeste, pero al principio podría ir en cualquier dirección dependiendo de su velocidad inicial.
Una fuerza neta aplicada a un objeto crea una aceleración. Entonces, las líneas de campo solo le dicen realmente en qué dirección apunta la fuerza (y, por lo tanto, el vector de aceleración).
Ecuación
Hay dos ecuaciones principales para el campo eléctrico. Una es la definición general, que dice que es la fuerza por unidad de carga. Aquí, E es la intensidad del campo eléctrico en newtons por culombio, F es la fuerza sobre la carga q medida en newtons yq es la carga que está poniendo en el campo, medida en culombios. Entonces, si coloca una carga de culombio +2 en un campo en lugar de la carga de culombio +1, se sentirá el doble de fuerza.
La segunda ecuación te dice el campo eléctrico que crea una carga puntual. Una carga q creará su propio campo eléctrico. Y la fuerza del campo eléctrico será más fuerte cuanto más cerca esté. En esta ecuación, E es la intensidad del campo eléctrico nuevamente, q es el tamaño de la carga que crea el campo esta vez, épsilon-cero es una constante que siempre es igual a 8.85 x 10 ^ -12, y r es la distancia a la que estás lejos de esa carga q .
Entonces, al usar la segunda ecuación, podemos averiguar qué crean las cargas de campo eléctrico. Y podemos usar la primera ecuación para calcular la fuerza que sentirá una segunda carga cuando se coloque dentro de ese campo eléctrico, o cualquier campo eléctrico para el caso.
Ejemplo de cálculo
Bien, veamos un ejemplo. Una carga tiene una magnitud de 3 x 10 ^ -19 culombios y crea un campo magnético E . ¿Cuál sería la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 5 x 10 ^ -6 metros de la carga A? Y si coloca la carga B (5 x 10 ^ -19 culombios) en esta posición, ¿qué fuerza sentiría?
En primer lugar, debemos escribir lo que sabemos. La carga de A, qA es igual a 3 x 10 ^ -19, el radio (o distancia) r desde la carga es 5 x 10 ^ -6, y la carga B, qB es igual a 5 x 10 ^ -19. También sabemos que épsilon-cero es siempre 8.85 x 10 ^ -12.
La primera pregunta nos pide que busquemos el campo en ese punto. Entonces, para esto, necesitamos usar la segunda ecuación de campo eléctrico. Ingrese sus números y resuelva, y obtenemos una intensidad de campo de 108 N / C.
Ahora necesitamos la fuerza que sentiría la carga B en ese mismo lugar. Para ello usamos la primera ecuación. Usamos el valor de la carga B y la intensidad de campo de 108 de la parte anterior. Inserte números y resuelva para F , y obtenemos 5.4 x 10 ^ -17 newtons.
Y eso es todo, tenemos nuestras respuestas.
Resumen de la lección
Un campo eléctrico es la fuerza eléctrica por unidad de carga. O en otras palabras, es la fuerza que sentiría una carga de prueba positiva de 1 culombio. Para averiguar la intensidad del campo eléctrico en una ubicación, todo lo que tiene que hacer es tomar una carga de culombio +1, colocarla en esa ubicación y medir la fuerza que siente. El campo eléctrico se mide en newtons por culombio (N / C).
Los campos eléctricos se pueden representar en forma de diagrama utilizando líneas de campo eléctrico o vectores de campo eléctrico. Por ejemplo, el campo eléctrico alrededor de una carga puntual positiva se ve así. Y el campo eléctrico alrededor de una carga puntual negativa se ve así. Esto muestra la dirección de la fuerza que sentiría una carga de prueba positiva. Con líneas de campo, más juntas significa más fuerte. Para los vectores de campo, más largo significa más fuerte.
Una cosa importante a tener en cuenta es que no confunda los campos eléctricos con el movimiento de las cargas. Lo que las líneas de campo realmente te dicen es la fuerza que siente una carga y, por lo tanto, la aceleración que sufrirá. Sin embargo, el movimiento exacto dependería del movimiento inicial, si ya se estaba moviendo o en reposo, etc.
Hay dos ecuaciones principales para el campo eléctrico. Una es la definición general, que dice que es la fuerza por unidad de carga. Aquí, E es la intensidad del campo eléctrico en newtons por culombio, F es la fuerza sobre la carga q medida en newtons yq es la carga que está poniendo en el campo, medida en culombios.
La segunda ecuación te dice el campo eléctrico que crea una carga puntual. Una carga q creará su propio campo eléctrico. Y la fuerza del campo eléctrico será más fuerte cuanto más cerca esté. En esta ecuación, E es la intensidad del campo eléctrico nuevamente, q es el tamaño de la carga que crea el campo esta vez, épsilon-cero es una constante que siempre es igual a 8.85 x 10 ^ -12, y r es la distancia a la que se encuentra. de esa carga q .
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:
- Explica qué son los campos eléctricos y cómo se crean.
- Recuerda lo que es un vector
- Recite las dos ecuaciones para calcular campos eléctricos
- Calcule el valor de un campo eléctrico general o el campo eléctrico que crea una carga puntual
Aprende más sobre:
Arte Arquitectura Biologia Ciencia Ciencia Fisica Ciencias de la Tierra Ciencias Sociales Economia Historia Historia Mundial Historia Moderna Medio Ambiente y Ecologia Literatura Plantas y Animales Religiones del Mundo QuimicaArticulos relacionados
- Propagación de ondas
- Reflexión Difusa: Definición, ejemplos y aplicaciones
- Lexington, Concord y Bunker Hill: Comienza la revolución estadounidense
- Carga positiva: definición y descripción general
- Graficar el movimiento de objetos: Laboratorio de física
- Unidades astronómicas y años luz: definición y ejemplos
- Circuitos en serie: Definición y conceptos
- Color de luz: Laboratorio de física
- Paramagnético: Definición y materiales
- Philosophiae Naturalis Principia Mathematica por Isaac Newton: Resumen y datos
- Campos de fuerza eléctrica y la importancia de la dirección y el espaciado de las flechas
- ¿Cómo vuelan los aviones?
- Uso de la escala de Richter para medir terremotos
- Cómo se crean los campos magnéticos
- Buscar desplazamiento: definición y ecuación