Tecnologías Informáticas FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INFORMÁTICA GRADO I. I. Tecnologías Informáticas Tema 1. Electrostática Prof. Norge Cruz Hernández

Tema 1. Electrostática (8 horas) 1.1 Introducción 1.2 Ley de Coulomb. 1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una carga puntual. 1.4 Principio de superposición. Campo eléctrico creado por una distribución continua de carga. 1.5 Flujo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones. 1.6 Carácter conservativo del campo eléctrico. Potencial electrostático y energía potencial electrostática

Tema 1. Electrostática (8 horas) 1.7 Conductores en equilibrio electrostático. Distribución de carga. Campo y potencial. 1.8 Condensadores. Capacidad de un condensador. 1.9 Asociación de condensadores: serie y paralelo. 1.10 Energía electrostática de un condensador. 1.11 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos. 1.12 Teorema de Gauss generalizado.

Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11. Clases de problemas: - Boletín de problemas -Problemas de Física General, I. E. Irodov Problemas de Física General, V. Volkenshtein Problemas de Física, S. Kósel Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

Intensidad del campo eléctrico 1.3 Concepto de campo eléctrico. Campo eléctrico creado por una carga puntual. Intensidad del campo eléctrico Para conocer la fuerza eléctrica que percibe una carga de prueba, será suficiente conocer el campo eléctrico que el punto donde se encuentra la carga prueba.

La carga de prueba la tomaremos positiva. Para conocer el campo eléctrico en un punto, será suficiente colocar una carga de prueba y medir la fuerza. Después dividimos por el valor de la carga de prueba. La carga de prueba la tomaremos positiva.

Intentemos medir el campo eléctrico de una esfera conductora cargada.

1. 4 Principio de superposición 1.4 Principio de superposición. Campo eléctrico creado por una distribución continua de carga. dipolo eléctrico El campo eléctrico en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos ejercidos por el resto de las cargas en ese punto.

Si colocamos una carga de prueba (qo) y esta siente una fuerza …

campo eléctrico de una línea con carga uniforme

campo eléctrico sobre el eje de un anillo cargado uniformemente

líneas del campo eléctrico En una línea imaginaria trazada a través de la región del espacio de modo tal que su tangente en cualquier punto tenga la dirección del vector de campo eléctrico en ese punto.

interacción de un dipolo con el campo eléctrico partículas con momento dipolar en un campo eléctrico colocando

partículas cargadas entre dos placas cargadas

Osciloscopio

línea con carga distribuida uniformemente 1.5 Flujo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones. En la lección anterior calculamos el campo eléctrico en un determinado punto de una configuración de carga (discreta y continua) ….. dipolo eléctrico línea con carga distribuida uniformemente

campo eléctrico sobre el eje de un anillo cargado uniformemente campo eléctrico sobre el eje de un disco cargado uniformemente dada una distribución de carga podemos determinar el campo eléctrico

conocemos el campo eléctrico podemos tener información sobre la carga que lo origina En este ejemplo particular, todo indica que el campo corresponde con una carga puntual.

Flujo de un vector Intentemos determinar el signo del flujo de un campo eléctrico de una carga puntual, la superficie es una caja imaginaria:

Colocamos dos cargas puntuales en cajas distintas, una carga es el doble de la otra …

Colocamos dos cargas puntuales de signo distinto en la misma caja … en el caso de que las cargas no estén colocadas de forma simétrica ….. al menos, en el caso de que las cargas sean simétricas, el flujo es cero

Calculamos el flujo de una carga en la superficie de una esfera.

Teorema de Gauss El flujo del campo eléctrico total a través de una superficie cerrada es igual a la carga eléctrica total (neta) presente en el interior de la superficie, dividida entre ε0. Carl Friedrich Gauss (1777-1855)

Recordemos algunos ejemplos anteriores.

Cargas en un conductor. Si un conductor tiene carga, estas se moverán hasta lograr que el campo en su interior se haga cero.

Campo de una carga colocada en una cavidad dentro de un conductor.

Campo en la superficie de un conductor