POTENCIAL ELÉCTRICO

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

A esta energía se le llama energía potencial porque en su estado almacenado tiene el potencial de realizar un trabajo. Por ejemplo: entre mas alto se encuentre un objeto, mayor es la energía potencial que tiene, pues existe mas distancia con respecto al suelo. Al dejar un objeto en libertad, este se mueve hacia al suelo y disminuye su energía potencial pero aumenta su energía cinética.

Al poner una carga e prueba (recuerda que estas son positivas y su carga es muy pequeña) esta se moverá hacia la carga negativa, y aumentara se energía cinética, pero disminuirá su energía potencial eléctrica, cuanto más lejos se ubiquen la carga de prueba con respecto a la carga negativa, mayor capacidad tiene el campo eléctrico de realizar trabajo. Por tanto, mayor será la capacidad de la carga para desarrollar energía cinética.

POTENCIAL ELÉCTRICO

Cuando se trabaja con partículas cargadas en campos eléctricos, es más conveniente considerar la energía potencial por unidad de carga, a este concepto se le llama potencia eléctrico.

<< El potencial en un punto del campo eléctrico es la energía potencial de la unidad de carga positiva en ese punto >>

El potencial eléctrico se expresa como:

V=Ep/q

La unidad del potencial eléctrico en el S.I. es el voltio (V), que equivale a un julio por culombio (J/C). Un voltio representa el potencial que existe en un punto en el que, al colocar una carga de un culombio, adquiere una energía potencial de un julio.

El potencial eléctrico es una magnitud escalar, cuyo valor depende de la posición del punto considerado. Por lo tanto, si consideramos 2 puntos A y B en un campo eléctrico, sus respectivos potenciales serán:

VA= EPA/q  y  VB= EPB/q

La diferencia de potencial entre los puntos A y B cuyo potencial en cada punto es VA y VB respectivamente, se expresa como:

▲V= VA - VB

Si una carga positiva se mueve en la dirección el campo eléctrico, quiere decir que la carga pierde energía potencial y siempre va de un punto de mayor potencial a una de menor potencial, por lo tanto, se dice que hay una caída de potencial.

CAMPO ELÉCTRICO IV

    CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

Un campo eléctrico es uniforme si en cualquier punto del campo su dirección e intensidad es la misma.

El campo eléctrico entre dos placas es uniforme excepto en los extremos de las placas, debido a que en dichos extremos las líneas de fuerza se curvan.

La diferencia de potencial entre las placas se relaciona con la variación de la energía potencial eléctrica y con la carga mediante la expresión:

                                               ▲V= ▲E_P/q

·         BLINDAJE ELECTROSTÁTICO

Cuando un conductor electrizado se encuentra en equilibrio electrostático, el campo eléctrico es nulo en todos sus puntos internos. Si dicho conductor presenta una cavidad interna, las cargas eléctricas se reorganizan rápidamente en la superficie externa del conductor, con el fin de anular el campo eléctrico en todos los puntos internos.

Los conductores huecos se emplean para proteger artefactos de los afectos eléctricos; para ello, se encierran dentro de una cubierta metálica, de  modo que se produce un blindaje electrostático, este fenómeno se puede comprobar por medio de la jaula de faraday.

  EL GENERADOR DE VAN DER GRAFF

El generador es una maquina electrostática creada por el físico norteamericano Robert Van der Graff en 1930, esta máquina consiste en una banda de caucho que pasa por 2 poleas, una de las cuales se encuentra impulsada por un motor que le imprime rotación. Al moverse, la banda de caucho es electrizada por un conjunto de agujas metálicas parecidas a las de un cepillo, las cuales mantienen un potencial negativo con relación a la tierra. El generador de Van der Graff es empleado para acelerar partículas subatómicas en los laboratorios de investigación.

CAMPO ELÉCTRICO III

INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO

Toda carga (llamada fuente) da lugar a fuerzas sobre cargas ubicadas en su proximidad. Es válido suponer que el espacio que rodea a cualquier carga fuente se caracteriza por el hecho de que cualquier carga puesta próxima a ella estará sometida a una fuerza eléctrica. Para determinar un campo eléctrico se utiliza una magnitud física denominada intensidad del campo eléctrico.

‘’la intensidad del campo eléctrico (E) en un punto dado es el cociente entre la fuerza (F) que el campo ejerce sobre una carga de prueba situada en ese punto y el valor (q) de dicha carga’’.

 La unidad del campo eléctrico en el S.I. es el newton por el culombio (N/C)

Como la fuerza es un vector, el campo eléctrico también lo es. El valor del vector campo eléctrico es igual a la fuerza que en dicho punto experimenta una carga eléctrica positiva.

CAMPO ELÉCTRICO II

LAS LINEAS DE FUERZA

Las líneas de fuerza son las líneas que utilizan para representar gráficamente un campo eléctrico, las cuales son tangentes, en cada punto, a la intensidad del campo.

Un campo electrostático se puede apreciar el valor de su intensidad en una zona o un punto determinado por la intensidad de líneas, en las zonas de mayor intensidad, la densidad de líneas es mayor (las líneas están más juntas) que en las zonas de menor intensidad (las líneas están más separadas)

Las líneas de fuerza de un campo eléctrico se pueden materializar, al producir campos eléctricos intensos.

  Una importante característica de las líneas de fuerza, que consiste en que ninguna de estas líneas podrá cruzarse, ya que en cada punto existe una única dirección para el campo eléctrico y, en consecuencias, por cada punto pasa una única línea de fuerza.

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

CAMPO ELÉCTRICO

Se sabe que la fuerza eléctrica es una fuerza a distancia y que los objetos cargados se consideran como cargas puntuales, cuya norma está determinada por la ley de coulomb. Lo anterior se ha presentado bajo un punto de vista newtoniano.

Cuando se habla de campo, pasamos a otra forma de concebir   el fenómeno eléctrico. En presencia de una carga, el espacio se enrarece o cambia, de tal manera que si colocamos pequeñas cargas siguen una dirección determinada, Esta deformación o alteración del espacio se denomina campo eléctrico.

·       A mayor carga mayor es la deformación o alteración del espacio que rodea el objeto eléctricamente cargado.

  Michael faraday fue quien introdujo el termino de campo eléctrico para referirse a la influencia que ejerce un objeto cargado eléctricamente sobre un espacio que lo rodea.è     

ELECTRICIDAD III

CARGAS POR CONTACTO Y CARGAS POR INDUCCION

·                   Carga  por contacto: al poner en contacto un cuerpo electrizado con otro sin carga eléctrica, se produce un paso de electrones entre el primer cuerpo y el segundo, produciéndose la electrización de este ultimo.

    

·                   Carga por inducción: al aproximar un cuerpo cargado a otro cuerpo, preferiblemente conductor, que no está cargado, este cuerpo se polariza, es decir, una de sus partes se carga positivamente y la otra, negativamente. El fenómeno se debe a que el cuerpo cargado atrae las cargas de distintos signo y repele a las del mismo signo.

                      POLARIZACIÓN DE LAS CARGAS

Cuando un cuerpo neutro reorganiza sus  cargas por acción o por influencia de un cuerpo cargado, se dice que el cuerpo esta polarizado.

Al acercar un objeto electrizado (por ejemplo una carga positiva) al material aislante, la carga de este actúa sobre las moléculas del aislante haciendo que se oriente y se ordenen de tal forma que sus cargas negativas se ubiquen lo más cerca posible del objeto cargado positivamente. El efecto de este proceso se denomina polarización.

ELECTRICIDAD II

CARGAS ELÉCTRICAS

El norteamericano Benjamín Franklin sugirió la existencia de un único tipo de carga o fluido eléctrico, propuso que las fuerzas ejercidas entre cuerpos electrizados eran acciones a distancia, una de atracción y otras de repulsión, cuya ocurrencia dependía del tipo de electrización de dichos cuerpos un átomo en conjunto no posee carga eléctrica neta y se dice que es eléctricamente neutro.

 Los cuerpos que tienen carga eléctrica de mismo signo se repelen y los cuerpos que tiene carga eléctrica de diferentes signos se atraen esto se debe a la transferencia y la interacción entre las cargas.

      

Se puede observar que entre las cargas eléctricas surgen fuerzas de atracción o de repulsión y el que surja una u otra clase de fuerza se debe a la característica propia (positiva o negativa) de las cargas que interactúan.

CONSERVACION DE CARGAS

Cuando la fuerza eléctrica que mantiene unidos los electrones al núcleo disminuye la distancia entre estos y el núcleo aumenta, por lo tanto aquellos electrones que se encuentra débilmente unidos a los átomos, en algunos materiales pueden ser liberados o transferidos a otros cuerpos.

La carga mínima o carga elemental es la carga del electrón representada por la letra ‘’e’’ cualquier otra carga eléctrica ya sea positiva o negativa será igual a la carga de un numero entero de electrones. Como la unidad de carga en el S.I.  Es el culombio “C” su equivalencia con la carga del electrón es:

 1 C = 6,25 x  10¹⁸ e

 1 e =  1 /  6,25 x  10¹⁸  = 1,6 x 10^-19C

CONDUCTORES Y AISLANTES

Existen medios materiales en las que los que las cargas eléctricas no se trasmiten, estas sustancias son denominadas aislantes o dielécticos. Hay materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad, En este caso se dice que los medios son conductores. En algunos elementos como el silicio o el germanio presentan una oposición  intermedia entre los aislantes y los conductores, a estos elementos se le denomina semiconductores.

Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la electrónica.

ELECTRICIDAD I

LA ELECTRIZACION

Es el poder de atracción que adquieren los objetos después de ser frotados  un ejemplo de esto es: cuando nos peinamos el cabello se levanta como si existiera una atracción hacia él.

Los cuerpos están formados por entidades llamadas átomos, los cuales tienen cargas positivas (protones), cargas negativas (electrones), y otras partículas cuyas carga es neutra (neutrones).

Se puede observar que:

·                   Si un cuerpo tiene carga negativa es porque ha ganado electrones de otros cuerpos y por tanto poseen más  electrones que protones

·                   Si un cuerpo tiene carga positiva es porque ha cedido electrones a otros cuerpos y por tanto poseen menos electrones que protones.