Tema 3. Potencial electrostático

Presentación del tema: "Tema 3. Potencial electrostático"— Transcripción de la presentación:

1 Tema 3. Potencial electrostático
Resumen

2 Potencial electrostático. Diferencia de potencial
Al ser el campo electrostático conservativo se puede considerar derivado de un potencial escalar , tal que : La unidad de potencial electrostático en el SI es el julio por culombio (J/C), que recibe el nombre de voltio (V). El potencial electrostático creado por una carga puntual Q, si eliges el origen de potencial en el infinito, , es en un punto cualquiera: Así el potencial electrostático creado por una carga puntual puede ser positivo o negativo, según cuál sea el signo de la carga que crea el campo. El potencial es una característica del campo, tal que, una carga eléctrica crea en el espacio que la rodea un potencial (campo escalar), de cuya estructura dependerá la forma en que esa carga interacciona con otras. Si existe una distribución de cargas, el potencial en un punto lo obtendrás como la suma de los potenciales:

3 Energía potencial electrostática
La energía potencial electrostática de un sistema de cargas puntuales es el trabajo necesario para llevar las cargas desde el infinito hasta sus posiciones en la distribución y vale (caso de tres partículas): Esta energía queda almacenada en el campo electrostático producido por el sistema de cargas. Para visualizar el campo electrostático puedes utilizar también las superficies equipotenciales, que son siempre perpendiculares a las líneas de fuerza (líneas de campo) y cuya mayor o menor proximidad te dará una idea de las variaciones del campo. Representación del potencial en 3D

4 Distribuciones continuas de carga. Potencial
Distribución esférica homogénea de carga: El potencial electrostático sería, para puntos exteriores a la esfera, el que habría en es punto, de tratarse de una carga puntual situada en el origen (centro): Potencial en campos electrostáticos uniformes Si recuerdas que la variación de la energía potencial                      , una carga positiva ganará energía al moverse en el sentido contrario al campo y las cargas negativas ganan energía cuando se desplazan en el sentido del campo. Si se abandona una carga en reposo en un punto de un campo electrostático, se acelera ganando energía cinética. Este incremento de su energía cinética coincide con la disminución de su energía potencial,                   . 4

5 Conductores y dieléctricos
. Conductores y dieléctricos Por su comportamiento bajo la acción de un campo eléctrico, la materia puede clasificarse en dos grandes grupos: - Conductores: Sustancias que permiten fácilmente el movimiento de las cargas a través de ellas. En un conductor metálico hay electrones que no están ligados a ningún átomo y pueden moverse dentro del metal con libertad. - Dieléctricos: Sustancias que impiden el movimiento de las cargas a través de ellas. En los dieléctricos las cargas eléctricas que forman parte de los átomos o moléculas que los forman están ligadas a los mismos. Conductores en equilibrio electrostático El campo es nulo en todos los puntos del interior del conductor La carga neta en el interior del conductor es nula. Si el conductor está cargado, la carga está localizada en la superficie. El campo en la superficie del conductor es perpendicular a ella. El conductor cargado en equilibrio es equipotencial (potencial constante).

6 Conductor cargado en equilibrio en un campo eléctrico
- Si el conductor está descargado, la carga de su superficie, que en ausencia de campo se anula punto por punto, se redistribuye de forma que compensa el campo exterior en todos los puntos interiores, a la vez que anula la componente paralela a la superficie en los puntos de ésta. - Si el conductor posee carga neta, la única diferencia está en que las cargas que anulan el campo provienen tanto de las que el conductor tiene en exceso como, si es necesario, de los átomos superficiales. Polarización de la materia Si la molécula es polar, bajo la acción de un campo eléctrico externo, los dipolos moleculares se orientan alineándose con el campo. El grado de alineamiento no será completo debido a la agitación térmica de las moléculas. Si la molécula es no polar, Bajo la acción de un campo eléctrico externo se crean dipolos inducidos, alineados con el campo eléctrico externo. En un dieléctrico se produce el fenómeno conjugado de alineamiento e inducción, separándose ligeramente el centro de las cargas positivas de todo el dieléctrico con respecto al centro de las cargas negativas. El dieléctrico en su conjunto permanece eléctricamente neutro pero se polariza, es decir, se acumula carga positiva a un lado y negativa en el otro.