FLUJO ELÉCTRICO
Es una magnitud escalar producto de dos vectores, el vector campo eléctrico y el vector superficie. Es definida cualitativamente como la medida de la cantidad de las líneas de campo que atraviesan una superficie. A mayor número de líneas de campo que atraviesan una superficie, mayor flujo eléctrico.
El flujo eléctrico depende del módulo del campo eléctrico, del área de la superficie, y de la orientación de la superficie.
LEY DE GAUSS
Karl Friedrich Gauss (1777 - 1855) fue un matemático, astrónomo y físico alemán. Es considerado el príncipe de las matemáticas. Hizo grandes contribuciones en el campo de la física, astronomía y matemática. Abordaremos la ley de Gauss para el campo eléctrico.
"El flujo eléctrico de campo eléctrico a través de una superficie cerrada es directamente proporcional a la carga neta encerrada en ella."
TRABAJO ELÉCTRICO
Cuando una fuerza actúa sobre una partícula que se mueve de un punto a a un punto b, el trabajo efectuado por la fuerza está dado por la siguiente integral de línea:
ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA
Si la fuerza es conservativa, el trabajo realizado por dicha fuerza se puede expresar en términos de una energía potencial U.
Cuando una partícula se mueve de un punto a otro, el cambio en su energía potencial está definido por:
Mientras que el trabajo que realiza la fuerza es:
Si el trabajo es positivo la energía potencial disminuye, en el caso de la caída de un pelota, y si el trabajo es negativo la energía potencial aumenta, en el caso de que se lance una pelota hacia arriba.
ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA EN UN CAMPO UNIFORME
El trabajo es definido como el producto escalar entre la fuerza y el desplazamiento. La fuerza eléctrica se obtiene multiplicando la carga por el campo eléctrico, por lo que la expresión de trabajo queda de la siguiente forma:
En términos de la energía potencial, obtenemos:
POTENCIAL ELÉCTRICO
El potencial eléctrico se define como la energía potencial por unidad de carga.
Su unidad en el Sistema Internacional es el Volt (V).
Es una magnitud escalar. El instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos puntos se denomina voltímetro.
SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES
El potencial en varios puntos de un campo eléctrico puede representarse gráficamente por medio de superficies equipotenciales. Son superficies tridimensionales sobre la que el potencial eléctrico es el mismo en todos los puntos. Si una carga de prueba se desplaza de un punto a otro sobre tal superficie, la energía potencial eléctrica permanece constante.
En una región en la que existe un campo eléctrico, es posible construir una superficie equipotencial a través de cualquier punto. Ningún punto puede estar en dos potenciales diferentes, por lo que las superficies equipotenciales para distintos potenciales nunca se tocan o intersecan.
El campo eléctrico debe ser perpendicular a la superficie equipotencial en cada punto, de manera que la fuerza eléctrica siempre es perpendicular al desplazamiento de una carga que se mueva sobre la superficie.
Las líneas de campo y las superficies equipotenciales siempre son perpendiculares entre sí.
Para el caso especial de un campo uniforme, en el que las líneas de campo son rectas, paralelas y están igualmente espaciadas, las superficies equipotenciales son planos paralelos perpendiculares a las líneas de campo.
GRADIENTE DE POTENCIAL
Es común calcular el potencial conociendo el campo eléctrico, ¿pero como es posible calcular el campo eléctrico conociendo el potencial?
Si se conoce el potencial V como función de las coordenadas x, y, z, las componentes del campo eléctrico en cualquier punto están dadas por las derivadas parciales de V.
