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    PRACTICA NO3CAMPO ELECTRICO

    II. PARTE EXPERIMENTAL

    1. INTRODUCCION O FUNDAMENTO TEORICO:

    Campo elctricoCampo elctrico producido por un conjunto de cargas puntuales. Se muestra en rosa la suma vectorial

    de los campos de las cargas individuales; .

    El campo elctrico es un campo fsico que es representado mediante un modelo que describe lainteraccin entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza elctrica Matemticamente se

    describe como uncampo vectorial en el cual unacarga elctrica puntual de valor sufre los efectos de

    unafuerza elctrica dada por la siguiente ecuacin:

    En los modelos relativistas actuales, el campo elctrico se incorpora, junto con el campo magntico,

    encampo tensorial cuadridimensional, denominadocampo electromagntico FLos campos elctricos pueden tener su origen tanto encargas elctricas como encampos magnticosvariables. Las primeras descripciones de los fenmenos elctricos, como la ley de Coulomb, slotenan en cuenta las cargas elctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudiosposteriores deJames Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que tambin setiene en cuenta la variacin delcampo magntico.Esta definicin general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que esobservable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo elctrico fuepropuesta por Faraday al demostrar el principio deinduccin electromagntica en el ao1832.La unidad del campo elctrico en el SI es Newton porCulombio (N/C),Voltio por metro (V/m) o, enunidades bsicas,kgms

    3A

    1y la ecuacin dimensional es MLT

    -3I-1

    .DefinicinLa presencia de carga elctrica en una regin del espacio modifica las caractersticas de dicho

    espacio dando lugar a un campo elctrico. As pues, podemos considerar un campo elctrico comouna, regin del espacio cuyas propiedades han sido modificadas por la presencia de una cargaelctrica, de tal modo que al introducir en dicho campo elctrico una nueva carga elctrica, staexperimentar una fuerza.El campo elctrico se representa matemticamente mediante el vector campo elctrico, definido comoel cociente entre la fuerza elctrica que experimenta una carga testigo y el valor de esa carga testigo(una carga testigo positiva).La definicin ms intuitiva del campo elctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley,una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Sinembargo, para cargas en movimiento se requiere una definicin ms formal y completa, se requiere eluso decuadrivectores y elprincipio de mnima accin.A continuacin se describen ambas.Debe tenerse presente de todas maneras que desde el punto de vista relativista, la definicin decampo elctrico es relativa y no absoluta, ya que observadores en movimiento relativo entre s

    medirn campos elctricos o "partes elctricas" delcampo electromagntico diferentes, por lo que elcampo elctrico medido depender del sistema de referencia escogido.Definicin mediante la ley de CoulombCampo elctrico de una distribucin lineal de carga. Una carga puntual P es sometida a una fuerza en

    direccin radial por una distribucin de carga en forma de diferencial de lnea ( ), lo que

    produce un campo elctrico .

    Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativodepende del cuadrado de la distancia, matemticamente es igual a:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Suma_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_f%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_tensorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/1832http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuadrivectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_m%C3%ADnima_acci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_m%C3%ADnima_acci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuadrivectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Culombiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/1832http://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulombhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_tensorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_vectorialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_f%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Suma_vectorial
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    Donde:

    es la permitividad elctrica del vaco tiene que ver con el sistema internacional,

    son las cargas que interactan,

    es la distancia entre ambas cargas,

    , es el vector de posicin relativa de la carga 2 respecto a la carga 1.

    y es el unitario en la direccin . Ntese que en la frmula se est usando , esta es lapermitividad en el vaco. Para calcular la interaccin en otro medio es necesario cambiar lapermitividad de dicho medio. ( )La ley anterior presupona que la posicin de una partcula en un instante dado, hace que su campoelctrico afecte en el mismo instante a cualquier otra carga. Ese tipo de interaccines en las que elefecto sobre el resto de partculas parece dependender slo de la posicin de la partcula causante sinimportar la distancia entre las partculas se denomina en fsicaaccin a distancia.Si bien la nocin deaccin a distancia fue aceptada inicialmente por el propio Newton, experimentos ms cuidados a lolargo del siglo XIX llevaron a desechar dicha nocin como no-realista. En ese contexto se pens queel campo elctrico no slo era un artificio matemtico sino un ente fsico que se propaga a una

    velocidad finita (la velocidad de la luz)hasta afectar a otras partculas. Esa idea conllevaba modificarla ley de Coulomb de acuerdo con los requerimientos de lateora de la relatividad y dotar de entidadfsica al campo elctrico. As, el campo elctrico es una distorsin electromagntica que sufre elespacio debido a la presencia de una carga. Considerando esto se puede obtener una expresin delcampo elctrico cuando este slo depende de la distancia entre las cargas:

    Donde claramente se tiene que , la que es una de las definiciones ms conocidas acerca delcampo elctrico.Definicin formalLa definicin ms formal de campo elctrico, vlida tambin para cargas movindose a velocidadescercanas a la de la luz, surge a partir de calcular laaccin de una partcula cargada en movimiento atravs de uncampo electromagntico.Este campo forma parte de un nico campo electromagntico

    tensorial definido por un potencial cuadrivectorial de la forma:

    donde es elpotencial escalar y es elpotencial vectorial tridimensional. As, de acuerdo alprincipiode mnima accin,se plantea para una partcula en movimiento en un espacio cuadridimensional:

    donde es la carga de la partcula, es su masa y la velocidad de la luz. Reemplazando en y

    conociendo que , donde es el diferencial de la posicin definida

    y es la velocidad de la partcula, se obtiene:

    El trmino dentro de la integral se conoce como el lagrangiano del sistema; derivando esta expresincon respecto a la velocidad se obtiene el momento de la partcula, y aplicando las ecuaciones deEuler-Lagrange se encuentra que la variacin temporal de la cantidad de movimiento de la partculaes:

    http://es.wikipedia.org/wiki/SIhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vector_unitariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acci%C3%B3n_a_distanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_relatividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_vector_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_m%C3%ADnima_acci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_m%C3%ADnima_acci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_la_luzhtt