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Física para ingeniería y ciencias Volumen 2
Material tomado del texto
de
Hans C. Ohanian
John T. Markett
© 2009 by the McGraw-Hill Companies, Inc
Capítulo 25 Potencial
electrostático y energía
2
El potencial electrostático
Campo eléctrico
uniforme en el espacio
entre dos placas
paralelas con carga
3
El campo marginal se
extiende fuera del campo
del espacio entre las
placas
El potencial electrostático
4
Potencial electrostático
El potencial electrostático
5
El potencial electrostático
Potencial
electrostático entre
un par de láminas
con carga opuesta,
en función de la
distancia a la lámina
positiva
6
Dos puntos, P1 y P2, en
el campo eléctrico de
una carga q’. La
trayectoria que una a
los puntos P1 y P2 es
una recta radial
El potencial electrostático
7
Esta trayectoria que
une a P1 con P2 se
compone de
segmentos radiales y
arcos circulares
El potencial electrostático
8
Potencial de Coulomb
El potencial electrostático
9
a) Potencial electrostático de una
carga positiva q’ en función de la
distancia.
Para esta gráfica, se considera que la
magnitud de la carga es q’ = 1 C
b) Potencial electrostático para una
carga negativa de magnitud q’ = -1 C
El potencial electrostático
Potencial de Coulomb en el eje
vertical, en función de la posición
en dos dimensiones. La gráfica es
para posiciones en un plano que
contiene una carga puntual:
a)Positiva
b)Negativa
10
El protón (+ e) y el
electrón (- e) separados
por una distancia de
5.3 x 10-11 m
El potencial electrostático
11
Energía potencial
eléctrica
El potencial electrostático
12
Electrón volt (eV)
El potencial electrostático
13
El electrón que se acerca
se encuentra en cierto
instante a la distancia de
5.3 x 10-11 m del protón
El potencial electrostático
14
Conservación de la
energía
El potencial electrostático
15
Potencial
electrostático a partir
del campo
Cálculo del potencial a partir del campo
16
Una esfera de radio R con una distribución uniforme de carga. La trayectoria para calcular el potencial eléctrico se inicia en r = R y termina en r = r’. El desplazamiento ds es en dirección radial hacia adentro, y el campo eléctrico E tiene dirección hacia fuera; por consiguiente, el ángulo Ө entre E y ds es de 180° y cos Ө = -1
Cálculo del potencial a partir del campo
17
Potencial electrostático
de una distribución
esférica uniforme de
carga
Cálculo del potencial a partir del campo
18
Potencial de una
distribución continua de
carga
Cálculo del potencial a partir del campo
Una varilla con una
distribución uniforme
de carga
19
Potencial electrostático
de una esfera metálica
(conductora) maciza
Potenciales en conductores
20
Dos esferas conductoras
conectadas por un alambre
conductor:
ambas y el alambre tienen el
mismo potencial: son una
superficie equipotencial
Potenciales en conductores
21
Ejemplos:
Cálculo del campo a partir del potencial
Vector campo
eléctrico
radial y su
componente z
Un anillo
cargado
uniforme
mente
22
Superficies equipotenciales
para una lámpara plana muy
grande, con una distribución
uniforme de cargas. Los
equipotenciales son planos.
Esto indica que todos los
puntos que están a la misma
altura sobre la lámina están al
mismo potencial
Cálculo del campo a partir del potencial
23
Superficies
equipotenciales para
una carga puntual
positiva. Son esferas
concéntricas. Eso
indica que los puntos a
la misma distancia de la
carga central están al
mismo potencial
Cálculo del campo a partir del potencial
24
Superficies equipotenciales para una carga puntual positiva y una negativa, de magnitudes iguales. El plano intermedio de las cargas es una equipotencial
Cálculo del campo a partir del potencial
25
El campo eléctrico
siempre es
perpendicular a la
superficie equipotencial.
Si una carga q se
mueve en esta
superficie, el campo
eléctrico no efectúa
trabajo sobre ella
Cálculo del campo a partir del potencial
26
Energía de sistemas de cargas
Energía potencial de un sistema de
cargas puntuales
Tres cargas puntuales
Cuatro cargas puntuales
¿Cómo es la expresión de U?
27
Cuatro cuerpos de
conductores
Energía de sistemas de cargas
Energía potencial de
un conductor
28
Dos placas
paralelas, con
cargas +Q y -Q
Energía de sistemas de cargas
Densidad de energía
en el campo eléctrico
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