¡Hola querida comunidad científica de #Hive! Reciban todos un cordial saludo, es un placer compartir con ustedes una nueva publicación. Hace algunos días desarrollamos un tema muy importante, se trata de Campo eléctrico, en ésta ocasión veremos cómo podemos calcular la intensidad del Campo eléctrico.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
Como ya sabemos de la publicación anterior, un campo eléctrico se puede considerar como un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas a causa del flujo eléctrico, sus unidades son el voltio por metro (V/m). Pero, ¿Cómo podemos calcular la intensidad del campo eléctrico? Analicemos primero el campo eléctrico en un punto en específico.
Para medir la intensidad del campo eléctrico en el punto P de la imagen que se presenta a continuación, se colocó allí una carga positiva de valor q = 20 exp -8 C y se determinó que la fuerza resultante sobre la misma era de 4 exp -2 N y dirigida hacia la derecha. a) ¿Cuál es la intensidad del campo en el punto P? b) Si se retira la carga anterior y en su lugar se coloca una carga negativa de 40 exp -8 C. ¿Cuál será la magnitud y dirección de la fuerza sobre esta carga?
Primero vamos a extraer los datos del problema
Ahora bien, primero el problema nos habla de calcular la intensidad del campo eléctrico en un punto en específico, para ello utilizaremos la ecuación que define el campo eléctrico como la razón entre la fuerza eléctrica y la carga.
Sustituimos nuestros valores
Ahora el problema también nos dice que si retiramos la carga anterior y en su lugar se coloca otra, cuál será la magnitud y dirección de la fuerza. Para ello, también utilizaremos la ecuación general de campo eléctrico, pero ésta vez despejaremos la fuerza eléctrica para poder conocer su valor.
Despejamos F
Sustituimos
De lo anterior podemos concluir que en el punto P que se muestra en la imagen, el campo eléctrico tiene una intensidad de 2 exp 5 N/C. Cuando se retira la carga anterior y se coloca una negativa, entonces la magnitud es de 0,008 N y por tratarse de una carga negativa, la fuerza está dirigida hacia la izquierda.
Ya revisamos el ejemplo más sencillo, ahora analicemos un problema con tres cargas. Se tienen tres cargas: Qa = 12 exp -6 C, Qb = -6 exp -6 C y Qc = 36 exp -6 C, colocadas en os vértices de un triangulo, como lo podemos ver en el diagrama a continuación. Hallar el campo resultante, debido a la acción de las tres cargas, en el punto D.
Para poder hallar Ea es necesario conocer la distancia d (ad), luego haremos el cálculo previo de dicha distancia; al igual que el de la distancia d (dc), indispensable para hallar Ec.
Como ya calculamos las respectivas distancias, entonces procedemos a calcular cada uno de los campos eléctricos. Para ello utilizamos la siguiente ecuación:
Sustituimos
Después de calcular todos los campos eléctricos, debemos extraer las componentes tanto en X, como en Y.
De donde:
Ahora nos queda calcular la resultante
Sustituimos
De esto podemos concluir que el campo resultante debido a la acción que ejercen las tres cargas eléctricas sobre el punto D es de 24,7 exp 3 N/C.
Referencias
Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
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