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Carga eléctrica, campo y potencial eléctrico - CONDUCTOR DESCARGADO



CUESTIONARIO PREVIO ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PRACTICA 1
1.
Defina los siguientes conceptos
CARGA ELECTRICA: se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.
Una de las principales características de la carga eléctrica es que se conserva, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado se conserva. Es decir, la suma algebraica de cargas positivas y negativas presente en cierto instante no varía. Qi=Qf
LEY DE LA CONSERVACION DE LA CARGA ELECTRICA: Establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva


2. LA UNIDAD DE CARGA ES EL COULOMB sA CUANTOS ELECTRONES E.QUIVALE?
1 COULOMB EQUIVALE A 6.25×1018 Electrones.
3. Los tres procedimientos para cargar un cuerpo eléctricamente son :

FROTAMIENTO: Al frotar 2 cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

INDUCCION: Es el método de carga en el que se usa un dispositivo llamado electroscopio, el que esta destinado a poner manifiesto la presencia de cargas eléctricas en los cuerpos.

CONTACTO: Se puede cargar un cuerpo con solo tocarlo con otro previamente cargado, en este caso ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero tambiénqueda con carga positiva.
4. Charles Agustín coulomb estableció la ley en que cuantifica las fuerzas electrostáticas, enuncie brevemente en que consiste su experimento, establezca su ecuación e identifique cada termino en ella.
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que lassepara. La constante de proporcionalidad depende de la constante eléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.



Donde: K= es constante 9×109
D= distancia
Q1 y Q2= Cargas eléctricas

5. Menciona el principio de funcionamiento de: Un generador van de graaff de efecto de corona.


Es un generador de corriente constante, mientras que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo de los aparatos que se conectan. El generador de van de graaff es muy simple consta de un motor, dos poleas una correa una cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.

El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidad de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. El generador de Van de Graff produce la electricidad estática es la reunión de electrones en reposo que se transfieren al cuerpo queentre en contacto con el, siempre y cuando este cuerpo tenga diferente carga o menor carga. La electricidad Estática se puede transferir a un cuerpo que esta aislado, y este gana aún más cargas cargas.

6. Defina el concepto de intensidad de campo eléctrico y establezca la expresión matemática debido a una carga puntual aislada.
Representa la cuantificación o magnitud del campo eléctrico y se define como la fuerza que experimenta una carga eléctrica de prueba positiva (q) colocada en un punto dentro del campo eléctrico, la intensidad del campo eléctrico se representa por la ecuación


F= es la fuerza expresada en Newton (N) para el sistema MKS
q= es la carga eléctrica expresada en Coulomb
E= Intensidad del campo eléctrico

7. Enuncie las características de las líneas de fuerza que representan un campo eléctrico y dibuje las líneas de campo eléctrico debido a tres formas geométricas diferentes de cuerpos cargados uniformemente
Es la curva cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia física.


8. Se afirma que en el interior de un material conductor cargado el campo eléctrico es cero. De una explicación al respecto. Porqué los campos eléctricos debido a los dos planos se suman en la región entre ambos, dando como resultado un campo uniformede magnitud y en que en las demás regiones se cancela para dar un campo cero.

CONDUCTOR CARGADO

Si el material conductor está en equilibrio, es decir, en equilibrio eléctrico, (no mecánico), lo cual significa que no hay movimiento de cargas en su interior, el campo es nulo.
dentro del conductor.

La carga se encuentra en su superficie y las líneas de fuerza son normales (perpendiculares) a la superficie, alejándose de ella, la si la carga es positiva, o dirigidas hacia ella si la carga es negativa.

El campo en cada punto de la superficie es

E = σ / εa‚€

siendo σ la densidad superficial de carga en cada punto.

Todo ello se deduce aplicando el teorema de Gauss.

CONDUCTOR DESCARGADO

El campo es nulo tanto dentro como fuera del conductor. Recuérdese que hemos supuesto que no hay ningún otro conductor presente.

9. Defina el concepto de potencial eléctrico (voltaje
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

10. Describa las características de una superficie equipotencial.

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el 'potencial de campo' o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales puedencalcularse empleando la ecuación de Poisson.
El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masa puntual: las superficies equipotenciales son esferas concéntricas alrededor de dicho punto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, será pues, por definición, cero.


Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano se llaman líneas equipotenciales

11. Gradiente de potencial eléctrico
El gradiente de potencial eléctrico se define como, El cociente resultante de dividir la variación de potencial eléctrico de un punto A menos el potencial de un punto B entre la variación de la distancia de los puntos hacia la carga, y se puede representar matemáticamente por.

La variación de potencial se puede observar entre dos superficies equipotenciales en donde se ve también la variación en distancia. Al determinar la diferencia de potencial eléctrico entre dos placas cargadas negativa y positivamente, se encuentra que la diferencia del gradiente de potencial (GP) es igual a la intensidad de campo eléctrico. Debido a que el potencial eléctrico entre las placas esta determinado en función del producto de la intensidad de campo eléctrico la distancia de separación entre las placas por

Pero GP=Ed y r=d, y substituyendo variables en la ecuación anterior se obtiene.

se encuentra que el gradiente de potencial eléctrico en un punto del la región de campo eléctrico es igual a la intensidad del campo eléctrico en el mismo punto.





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