Física II 2024 I

1. FÍSICA II
FIA 2024

2. CAMPO ELÉCTRICO
PPT 2
FÍSICA II

3. El concepto de campo
Un campo se define como una propiedad del espacio en el que un objeto
material experimenta una fuerza.
.
P
Sobre la Tierra, se dice que existe un campo
gravitacional en P.
Puesto que una masa m experimenta una fuerza
descendente en dicho punto.
¡No hay fuerza, no hay campo; no hay campo, no
hay fuerza!
m F
La dirección del campo está determinada por la fuerza.

4. CAMPO ELÉCTRICO
+
F2
qo
Cómo hace q1 para ejercer
una fuerza sobre qo sin
tocarlo?
+
q1
+
qo
+
qo
F1
F3

5. Concepto de campo eléctrico
+
q1
Esta acción a distancia la
efectúa q1 ( fuente de carga )
creando un campo alrededor
de ella.
Este campo eléctrico actúa
como medio transmisor de la
interacción entre cargas
eléctricas.

6. Campo Eléctrico
 El campo eléctrico en un punto se define como la fuerza por
unidad de carga que actúa sobre una carga de prueba
positiva, qo,ubicada en dicho punto.
E

o
q
F
E



o
q
F
E



 El campo eléctrico es un campo vectorial .
 Unidades (S.I.): Newton/Coulomb (N/C)
 La dirección y sentido del vector E queda definido por la
dirección y sentido de la F que actuaría sobre una carga
de prueba positiva qo colocada supuestamente donde se
quiere dibujar el vector E.
 La presencia de una carga de prueba no es necesaria para
la existencia del campo

7. Campo Eléctrico de una Carga Puntual
 Carga Positiva
+
+q
+qo
E
r
Por Ley de Coulomb la fuerza
F tiene por expresión:
2
r
q
q
k
F o

Por definición:
o
q
F
E 
Luego:
2
r
q
k
E 
o
q
F
E



El vector E tiene dirección radial y saliendo de la carga.
F

8.  Carga Negativa
-q
+qo
E
r
-
Según la L.de C., la fuerza F
tiene por expresión:
2
r
q
q
k
F o


Por definición:
o
q
F
E 
Luego:
2
r
q
k
E


o
q
F
E



El vector E tiene dirección radial y llegando a la carga.

9. Observaciones:
La magnitud del vector campo eléctrico depende de la
magnitud de la carga que genera el campo y la
distancia al punto donde se evalúa.
La magnitud de E es igual para puntos ubicados a una
misma distancia.
Para una carga positiva, el vector E tiene dirección
radial y saliendo de ella.
Para una carga negativa, el vector E tiene dirección
radial y llegando hacia ella.

10. Campo Eléctrico de un Sistema de Cargas Discretas
Para determinar el valor del campo eléctrico, debido a un grupo de cargas
puntuales, primero se calcula el vector campo eléctrico en el punto P en
forma individual para cada carga y después se suman vectorialmente.
+q1
-q2
+q3
1
E

2
E

3
E

n
P E
E
E
E
E









 ...
3
2
1
P
Campo resultante en P.

11. LÍNEAS DE CAMPO
Las líneas de campo o bien nacen en las cargas
positivas y mueren en las cargas negativas, o bien
nacen en las cargas positivas y van al infinito, o bien
vienen del infinito y mueren en las cargas negativas.
Cargas positivas: fuentes de campo
Cargas negativas: sumideros de campo

12. 1.- Las líneas deben dibujarse espaciadas uniformemente entrando a o
saliendo de cada carga puntual.
2.- El número de líneas entrantes o salientes de una carga negativa o
positiva debe ser proporcional a la magnitud de la carga.
3.- La densidad de líneas (número de líneas por unidad de área
perpendicular a las líneas) en cualquier punto debe ser proporcional al
valor del campo en ese punto.
4.- A grandes distancias de un sistema de cargas dotado de carga neta las
líneas de campo deben dibujarse radiales e igualmente espaciadas, como
si proviniesen de un único punto donde estuviese concentrada la carga
neta del sistema.
5.- Dos líneas de campo no pueden cruzarse, puesto que si lo hicieran
esto indicaría que en el punto de intersección el campo eléctrico tiene dos
direcciones diferentes (recordemos que la dirección del campo en cada
punto es tangente a la línea de campo que pasa por allí).
Reglas para trazar las líneas de campo eléctrico
LÍNEAS DE CAMPO

13. A B
¿Qué hay dentro de la caja A
y qué hay dentro de la caja
B?
A B
B
A
LÍNEAS DE CAMPO

14. El campo eléctrico en un punto debido a una distribución continua
de carga, queda expresado por:
P

 r
r
dq
K
E ˆ
2

donde r es la distancia desde el elemento infinitesimal de carga dq al punto P
CAMPO ELÉCTRICO EN UNA
DISTRIBUCIÓN CONTINUA DE CARGA

15.  Sí la carga esta distribuida sobre una superficie, la densidad superficial de
carga queda definida por: ; donde es el elemento de carga contenido
en el elemento infinitesimal de área
dA
dq

 dq
dA
DENSIDAD DE CARGA
Densidad lineal de carga
Densidad superficial de carga
 Sí la carga esta distribuida sobre una línea, la densidad lineal de carga queda
definida por: ; donde es el elemento de carga contenido en el
elemento infinitesimal de longitud
dl
dq


dl
dq
 Sí la carga esta distribuida sobre un volumen, la densidad volumétrica de
carga queda definida por: ; donde es el elemento de carga contenido
en el elemento infinitesimal de volumen
dq
dV
dq


dV
Densidad volumétrica de carga

16. Algunas distribuciones típicas
Barra cargada
 
d
l
d
Q
k
E e


Anillo cargado
  2
3
2
2
a
x
xQ
k
E e
x


Disco cargado
  









 2
1
2
2
2
R
x
x
x
x
k
E e

FIA - 2023 - Física II