Republica Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular para La Educación.

Complejo Educativo Miguel Otero Silva.

Materia: Física.

Campo Eléctrico.Integrantes:

Luisa Arrieta.

Jorge Benítez.

Vinceth Meza.

Jennifer Rosales.

Engelber Villalobos.

5to¨C¨

Maracaibo, 29 de octubre de 2014

Índice.

1. Introducción.2. Físicos de la historia.3. Noción de campo eléctrico.4. Semejanzas y diferencias entre campos eléctricos y gravitatorios.5. Intensidad del campo eléctrico en un punto.6. Líneas de fuerza de un campo eléctrico.7. Carga puntual positiva.8. Carga puntual negativa.9. Dos cargar puntuales de diferentes signos.10. Dos cargas puntuales del mismo signo.11. Propiedades de las líneas de fuerzas.12. Magnitud del campo eléctrico creado por una carga puntal.13. Movimientos de partículas cargadas en un campo eléctrico

uniforme.14. Flujo de campo eléctrico.15. Unidades del flujo eléctrico.16. Ley de Gauss.17. Aplicaciones de la ley de Gauss.18. Distribución de la carga en un conductor cargado.19. Determinación del campo creado por objetos cargados.20. Campo eléctrico entre láminas paralelas.21. Experimento de Millikan.22. Energía potencial eléctrica.23. Potencial eléctrico.24. Unidades de potencial eléctrico.25. Diferencia de potencial entre dos puntos.26. Potencial debido a una carga puntual.27. Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales.28. Superficies equipotenciales.29. Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme.30. El electrón-voltio.31. Relación entre el eV y el Joule.32. Energía potencial eléctrica de un sistema de cargas puntuales.33. Condensadores o capacitadores.34. Carga de un condensador.35. Clasificación de los condensadores.

36. Condensadores de papel.37. Condensadores cerámicos.38. Condensadores de plástico.39. Condensadores electrolíticos.40. Condensadores variables.41. Símbolos de un condensador.42. Características físicas de un condensador.43. Capacidad o capacitancia.44. Unidades de capacidad.45. Submúltiplos y equivalentes del Farad. 46. Condensador de láminas paralelas o condensadores planos.47. Factores de los cuales depende la capacidad de un

condensador de placas paralelas. 48. Tabla de constantes dieléctricas.49. Energía de un condensador cargado.50. Combinación o asociación de condensadores o capacitores.51. Asociación en paralelo.52. Asociación en serie.53. Asociación mixta.54. Reconexiones de condensadores.53. Cuadro resumen de asociación de condensadores.54. Gráficos.55. Mapas conceptuales.56. Conclusión. 57. Referencias consultadas.

Introducción.

Una distribución de cargas positivas o negativas da lugar al campo eléctrico. Se llama campo eléctrico a todo el espacio alrededor de un cuerpo, dentro del cual su acción es apreciable. El campo eléctrico presente en cualquier punto determinado se puede descubrir colocando una carga de prueba pequeña y positiva denominada (qo.)

El campo eléctrico debido a una distribución de carga y la fuerza que experimentan partículas cargadas en ese campo, se pueden visualizar en términos de las líneas de campo eléctrico. Las líneas del campo eléctrico son continuas en el espacio, en contraste al campo mismo, que está representado por un vector distinto en cada punto del espacio.

Para calcular el campo en un punto del espacio se usa por definición la siguiente expresión:

Pero hay casos que el campo se puede calcular mediante la ley de gauss; que permite hacerlo fácilmente para distribuciones simétricas de carga tales como cortezas esféricas e hilos infinitos. Para calcular el campo mediante esta ley, en primer lugar tenemos que determinar una superficie gaussiana que es imaginaria y cerrada, de manera que el campo sea constante y que sea paralelo o perpendicular al vector superficie; y también hay que considerar que si el campo es perpendicular al vector superficie, ese producto escalar será cero y si es paralelo, el producto escalar será igual al producto de los módulos ya que el coseno de 90º es igual a cero. El cálculo del campo eléctrico mediante la ley de gauss está relacionado con las líneas de campo eléctrico. Estas salen de las cargas positivas y entran en las cargas negativas.

2. Físicos de la historia.

-Johann Karl Friedrich Gauss  (Brunswick, 30 de abril de 1777 – Gotinga, 23 de febrero de 1855), fue un matemático, astrónomo, geodesta, y físico alemán que contribuyó significativamente en muchos campos, incluida la teoría de números, el análisis matemático, la geometría diferencial, la estadística, el álgebra, la geodesia, el magnetismo y la óptica. Considerado «el príncipe de los matemáticos» y «el matemático más grande desde la antigüedad», Gauss ha tenido una influencia notable en muchos campos de la matemática y de la ciencia, y es considerado uno de los matemáticos que más influencia ha tenido en la Historia. Fue de los primeros en extender el concepto de divisibilidad a otros conjuntos.

Gauss pronto fue reconocido como un niño prodigio, pese a provenir de una familia campesina de padres analfabetos; de él existen muchas anécdotas acerca de su asombrosa precocidad. Hizo sus primeros grandes descubrimientos mientras era apenas un adolescente en el bachillerato y completó su magnum opus, Disquisitiones arithmeticae a los veintiún años (1798), aunque fue publicado en 1801. Fue un trabajo fundamental para que se consolidara la teoría de los números y ha moldeado esta área hasta los días presentes.

-Robert Andrews Millikan (White) (Morrison, Illinois, 22 de marzo de 1868 - San Marino, California;19 de diciembre de 1953) fue un físico experimental estadounidense ganador del Premio Nobel de Física en 1923 primordialmente por su trabajo para determinar el valor de la carga del electrón y el efecto fotoeléctrico. También investigó los rayos cósmicos.

Robert A. Millikan se graduó en la facultad de Oberlin en 1891 y obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia en 1895. En 1896 consiguió la plaza de asistente en la Universidad de Chicago, donde llegaría a ser profesor en 1910, puesto que retuvo hasta 1921. En 1907 inició una serie de trabajos destinados a medir la carga del electrón, estudiando el efecto de los campos eléctrico y gravitatorio sobre una gota de agua (1909). Los resultados sugerían que la carga eléctrica de las gotas eran múltiplos de una carga eléctrica elemental, pero el experimento con gotas de agua no

era lo suficientemente preciso para ser convincente, tenían tendencia a evaporarse demasiado rápidamente. Los resultados definitivos llegaron en 1910 cuando reemplazó las gotas de agua por su experimento con gotas de aceite, deduciendo de sus observaciones el primer valor preciso de la constante "eléctrica elemental".

En 1916 Robert A. Millikan empleó sus habilidades en la verificación experimental de la ecuación introducida por Albert Einstein en 1905 para describir el efecto fotoeléctrico y evaluando la constante "h" de Planck. En 1921 Millikan cambió su puesto en la Universidad de Chicago por el de Director del Laboratorio de Física Norman Bridge del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena. Allí se especializó en el estudio de la radiación que el físico Víctor Hesshabía detectado viniendo del espacio exterior. Robert A. Millikan probó que esta radiación era extraterrestre y la bautizó como "rayos cósmicos". Como presidente del Consejo Ejecutivo del Caltech (el órgano gobernador del centro en esas fechas) desde 1921 hasta su retiro en 1945, Robert A. Millikan convirtió el centro en uno de las instituciones investigadoras líderes en los Estados Unidos. También participó desde 1921 al 1953 en el patronazgo del Servicio de Ciencia, ahora conocido como Sociedad para la Ciencia y el Público.

3. Noción de Campo Electrónico.

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F ⃗  dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado electromagnético.

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo

tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.

La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.

4. Semejanzas y diferencias entre campos eléctricos y gravitatorios.

Semejanzas: Entre campo eléctrico y campo gravitatorio se pueden establecer las siguientes semejanzas:

1.- Ambos campos son centrales, ya que están dirigidos hacia el punto donde se encuentra la masa o la carga que los crea.

2.- Son conservativos porque la fuerza central solamente depende de la distancia.

3.- La fuerza central que define ambos campos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Diferencias:

1.- El campo gravitatorio es universal; existe para todos los cuerpos. El campo eléctrico sólo existe cuando los cuerpos están cargados de electricidad.

2.- El campo gravitatorio es siempre de atracción, mientras que el campo eléctrico puede ser de atracción (cargas de diferente signo) o de repulsión (cargas de igual signo).

3.- La constante eléctrica K viene a ser (10exp20) veces mayor que la constante gravitatoria G. Lo que indica que el campo gravitatorio es muy débil comparado con el campo eléctrico.

4.- Una masa, siempre crea un campo gravitatorio. Una carga eléctrica en movimiento además del campo eléctrico crea también un campo magnético.

5. Intensidad del campo eléctrico en un punto.

En cada punto del campo eléctrico descrito, tendremos un valor del mismo (siguiendo con el símil del campo creado por un imán, podemos observar que cuanto más cerca o más lejos se está, el efecto sobre ese pequeño objeto de acero es más o menos intenso). Así para determinar este valor recurrimos a la magnitud: intensidad de campo eléctrico.

La Intensidad del Campo Eléctrico se representa por   y se define

matemáticamente como , es decir, es la fuerza eléctrica que actúa sobre la unidad de carga situada en un punto concreto del campo. Su unidad en el Sistema Internacional es el N/C.

Teniendo presente la Ley de Coulomb, podemos desarrollar la expresión vista, buscando otra más significativa de la siguiente manera:

6. Líneas de fuerza en un campo eléctrico.

Dado que el campo eléctrico es una magnitud vectorial que en cada punto del espacio tiene un módulo, dirección y sentido determinados en función de la distribución de cargas que lo crean - las fuentes del campo eléctrico - resulta de gran utilidad el efectuar una representación gráfica del campo dibujando en cada punto del espacio un vector cuya longitud sea proporcional al módulo del campo eléctrico en ese punto. Como el espacio

está constituido por infinitos puntos, esta representación sería irrealizable. Por lo tanto, a fin de obtener esta representación gráfica se traza un conjunto de líneas que sean tangentes en cada punto al vector campo, y que por lo tanto representan la dirección de la fuerza que experimentaría una carga positiva si se situara en ese punto. A este conjunto de líneas se les denomina líneas de fuerza. 

7. Carga puntual positiva.

En la figura se muestra las líneas del campo para una carga puntual negativa. Observa, que apuntan hacia dentro de la carga en forma radial.

8. Carga puntual negativa.

En la figura se representan las líneas de fuerzas para las dos cargas iguales en magnitud, pero opuestas en signo. Observa que las líneas de fuerza salen de la carga positiva y se dirigen hacia la carga negativa.

9. Dos cargas puntuales de diferente signo.

En la figura se están mostrando las líneas de fuerzas para dos cargas de la misma magnitud.

10. Dos cargas puntuales del mismo signo.

Como se puede observar en todos los casos las líneas de fuerza son abiertas, lo cual, están en consonancia con el carácter consecutivo del campo eléctrico.

11. Propiedades de las líneas de fuerza.

-Las líneas de fuerza van siempre de las cargas positivas a las cargas negativas (o al infinito).-Las líneas siempre salen/entran simétricamente de las cargas.-El número de líneas de fuerza es siempre proporcional a la carga.-La densidad de líneas de fuerza en un punto es siempre proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.

12. Magnitud del campo eléctrico.

La magnitud del campo eléctrico creado por una carga puntual, viene dada por la siguiente expresión:

=K.qr 2

Si el campo es creado por varias cargas puntuales, el campo resultante se determina a través de una suma vectorial.

El campo eléctrico total debido a un grupo de cargas, es igual al vector resultante de la suma de los campos eléctricos de todas las cargas.

13. Movimiento de partícula cargada en un campo eléctrico uniforme.

En el caso que se va a estudiar, hay que destacar que el vector E tenga igual magnitud, dirección y sentido en todos los puntos, es decir, lo que se conoce como un campo uniforme.

Para conseguirlo se consideran dos placas planas paralelas, con cargas iguales en magnitud pero de signos opuestos, separadas por una distancia d, la cual es muy pequeña en comparación a las dimensiones de las placas. Entre las placas se establece un campo eléctrico E, desde la placa positiva hacia la positiva.

14. Flujo de campo eléctrico.

El flujo de campo eléctrico es la media del número total de líneas del campo eléctrico que atraviesan cierta superficie.

ΦE=E.S cosα

El ángulo que forma la normal de la superficie con las líneas de fuerza que la atraviesan es α. S representa la superficie en cuestión y E el campo eléctrico que fluye por ella.

El flujo es máximo cuando la superficie es perpendicular a las líneas de fuerza, y es nulo cuando la superficie es paralela a dichas líneas.

Sus unidades son: ΦE= N .m2

C

15. Unidades del campo eléctrico.

Si sustituimos las unidades en la ecuación ΦE= E.S tendremos que:

ΦE=NC .m

2= N .m 2C

16. Ley de Gauss.

Para enunciar la ley de Gauss se debe considerar una superficie imaginaria y cerrada, llamada superficie gaussiana. La ley de Gauss se puede enunciar como: El flujo eléctrico a través de una superficie cerrada que encierra las cargas

q1, q2, q3… es: ΦE=qε 0 donde q = q1 + q2 + q3 +… es la carga total en el

interior de la superficie gaussiana.

El flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga neta situada en el interior, dividida por la constante dieléctrica.

17. Aplicación de la ley de Gauss.18. Distribución de la carga en un conductor cargado.

La ley de Gauss, puede ser utilizada con el objeto de comprobar que un conductor cargado en equilibrio electrostático posee toda la carga en exceso en la superficie exterior.Consideremos un conductor, al cual se le ha suministrado un exceso de carga, que en el caso de ser negativa se repelen mutuamente, actuando entre los electrones libres del conductor. Esto hace que dichos electrones se desplacen hasta llegar a una distribución final llamada de equilibrio electrostático. Aquí es necesario recalcar que la carga negativa que se adquirió se distribuyó por toda la superficie, siendo E = O en toda la superficie gaussiana. Si E, en el interior del conductor fuera diferente de cero, existiría un movimiento de los electrones libres como consecuencia de la presencia de dicho campo.De esta manera podemos decir que:Si un conductor electrizado esta en equilibrio electroestático las cargas eléctricas se hallaran distribuidas en su superficie y el campo eléctrico será nulo en todos sus puntos internos.

19. Determinación del campo creado por objetos cargados.

Aquí determinaremos el valor del campo E, el cual ha sido creado por una esfera conductora cargada en cualquier punto situado a una distancia “r” del centro de la esfera. En la misma se aplicará la ley de Gauss, para lo cual se supondrá una esfera conductora de radio R, dotada de una carga q, y consideremos una superficie de Gauss esférica de radio, concéntrica con la esfera.

20. Campo eléctrico entre láminas paralelas.

El campo eléctrico generado en el exterior de las placas es nulo en cualquier punto. Como las placas son infinitas, los campos eléctricos que crean no dependen de la distancia que hay entre la placa y el punto en el cual se mide el valor del campo eléctrico; además, como las placas están cargadas de forma contraria (una es positiva y otra negativa), los campos se restan anulándose entre sí.

E=σ2 ε 0 −

σ2 ε 0 = 0

21. Experimentos de Millikan.

El experimento de la gota de aceite fue un experimento realizado por Robert Millikan y Harvey Fletcher en 1909 para medir la carga elemental (la carga del electrón).

Este experimento implicaba equilibrar la fuerza gravitatoria hacia abajo con la flotabilidad hacia arriba y las fuerzas eléctricas en las minúsculas gotas de aceite cargadas suspendidas entre dos electrodos metálicos. Dado que la densidad del petróleo era conocida, las masas de las “gotas ", y por lo tanto sus fuerzas gravitatorias y de flotación, podrían determinarse a partir de sus radios observados. Usando un campo eléctrico conocido, Millikan y Fletcher pudieron determinar la carga en las gotas de aceite en equilibrio mecánico. Repitiendo el experimento para muchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valor fundamental, y calcularon que es 1,5924|(17).10-19C, dentro de un uno por ciento de error del valor actualmente aceptado de 1,602176487|(40).10-19 C. Propusieron que ésta era la carga de un único electrón.

22. Energía potencial eléctrica.

La Energía potencial electrostática o Energía potencial eléctrica es un tipo de energía potencial (medida en julios) que resulta de la fuerza de

Coulomb y está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido. No se debe confundir con el potencial eléctrico (medido en voltios). El término "Energía potencial eléctrica" se suele emplear para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos que varían con el tiempo, mientras que el término "Energía potencial electrostática" hace referencia a la energía potencial en sistemas con campos eléctricos constantes en el tiempo.

23. Potencial eléctrico.

El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva desde dicho punto hasta el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante. Matemáticamente se expresa por:

VA=Wqo

El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del Sistema Internacional es el voltio (V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Una forma alternativa de ver al potencial eléctrico es que a diferencia de la energía potencial eléctrica o electrostática, él caracteriza sólo una región del espacio sin tomar en cuenta la carga que se coloca allí.

24. Unidades de potencial eléctrico.

Si el trabajo (W) lo expresamos en joules (J), y la carga (q0) es expresada en Coulomb (C), se obtiene una unidad llamada Voltio.

jouleCoulomb

=Voltio

Un voltio es el potencial que existe en un punto de un campo eléctrico en el que al colocar una carga de un coulomb adquiere una energía potencial de un Joule.

25. Diferencia de potencial entre dos puntos.

La diferencia de potencial entre dos puntos A y B se define como el trabajo realizado por el campo sobre la unidad de carga positiva para desplazarla desde A hasta B. Sin embargo no se debe olvidar que la diferencia de potencial no es un trabajo y que sus unidades vienen en voltios. Un voltio sería la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico cuando ese campo realiza un trabajo de 1 J para llevar la unidad de carga positiva desde el primer punto hasta el segundo.

26. Potencial debido a una carga puntual.

Una carga puntual q produce alrededor de ella, y en cada punto del espacio, un potencial eléctrico.

La ecuación del potencial eléctrico, debido a una carga q, situada a una distancia ¨r¨ de un punto, se puede se puede calcular mediante la ecuación:

V = K.qr

27. Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales.

El potencial eléctrico de dos o más cargas puntuales se obtiene aplicando el principio de superposición. Para un grupo de cargas, podemos escribir el potencial total en P en la forma:

V = Ke "i qi /ri

El trabajo es igual a la energía potencial U del sistema de dos partículas cuando éstas están separadas por una distancia r, podemos expresar la energía potencial como

U = q2 V1 = Ke q1 q2 /r12

Si en el sistema hay más de dos partículas cargadas la energía potencial total puede obtenerse calculando U para cada par de cargas y sumando los términos algebraicamente.

U = Ke (q1 q2 /r12 + q1 q3 /r13 + q2 q3 /r23)

28. Superficies equipotenciales.

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masa puntual: las superficies equipotenciales son esferas concéntricas alrededor de dicho punto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, será pues, por definición, cero.

Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano se llama líneas equipotenciales.

29. Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme.

El trabajo hecho al llevar la carga de prueba de un punto A a un punto B es el mismo a lo largo de toda la trayectoria. Esto confirma que un campo eléctrico uniforme y estático es conservativo.

Vb - Va = " V = -" E ds = -Ed

El signo menos es el resultado del hecho de que el punto B está a un potencial menor que el punto A; es decir Vb < Va . Las líneas de campo eléctrico siempre apuntan en la dirección de potencial eléctrico decreciente.

Una carga de prueba q se mueve de A a B.

"U = qo " V = -qo Ed

A partir de este resultado, vemos que si qo es positiva, "U es negativa. Esto significa que un campo eléctrico realiza trabajo sobre una carga positiva cuando esta se mueve en la dirección del campo eléctrico. Conforme la partícula cargada gana energía cinética, el campo pierde una cantidad igual de energía potencial.

Si la carga de prueba qo es negativa, entonces "U es positiva y la situación se invierte. Una carga negativa gana energía potencial eléctrica cuando se mueve en la dirección del campo eléctrico.

Todos los puntos en un plano perpendicular a un campo eléctrico uniforme están al mismo potencial.

30. El electrón-voltio.

El electronvoltio (símbolo eV) es una unidad de energía que representa la energía cinética que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio. Equivale a 1,602176462 × 10-19 J, obteniéndose este valor de multiplicar la carga del electrón (1,602176462 × 10-19 C) por la unidad de potencial eléctrico (V).

Es una de las unidades aceptadas para su uso en el Sistema Internacional de Unidades, pero que no pertenece estrictamente a él.

En física de altas energías, el electronvoltio resulta una unidad muy pequeña, por lo que son de uso frecuente múltiplos como el

megaelectronvoltio MeV o el gigaelectronvoltio GeV. En la actualidad, con los más potentes aceleradores de partículas, se han alcanzado energías del orden del teraelectronvoltio TeV (un ejemplo es el gran colisionador de hadrones, LHC, que está preparado para operar con una energía de hasta 14 teraelectronvoltios 1 ). Hay objetos en nuestro universo que son aceleradores a energías aún mayores: se han detectado rayos gamma de decenas de TeV y rayos cósmicos de petaelectronvoltios (PeV, mil TeV), y hasta de decenas de exaelectronovoltios (EeV, equivalente a mil PeV).

Algunos múltiplos típicos son:

1 keV = 103 eV

1 MeV = 103 keV = 106 eV

1 GeV = 103 MeV = 109 eV

1 TeV = 103 GeV = 1012 eV

1 PeV = 103 TeV = 1015 eV

1 EeV = 103 PeV = 1018 eV

En física de partículas se usa indistintamente como unidad de masa y energía, ya que en relatividad ambas magnitudes se refieren a lo mismo. La relación de Einstein, E = m·c², da lugar a una unidad de masa correspondiente al eV (despejando m de la ecuación) que se denomina eV/c².

1 eV/c² = 1,783 × 10-36 kg

1 keV/c² = 1,783 × 10-33 kg

1 MeV/c² = 1,783 × 10-30 kg

1 GeV/c² = 1,783 × 10-27 kg

Nota: La ventaja de expresar la masa de las partículas en múltiplos del electronvoltio es que cuando hablamos de su aniquilación o del costo de producción de estas, el paso de energía a masa es directo. Es decir que si se ha destruido un electrón se habrán generado 511 keV de energía ya que la masa de esa partícula es de 511 keV/c² que es un valor idéntico al de su energía en reposo. Por eso, frecuentemente se omite poner c² en las unidades y se habla de electronvoltios tanto si nos referimos a masa como a energía.

31. Relación entre eV y el Joule.

Sabemos que W= q. (VB-VA)

Si sustituimos q por e=1,6.10-19C y (VB-VA)= 1 V nos queda que:

1eV= 1,6. 10-19 C. 1V =1,6 .10-.19 C. J/C

Luego:

1 eV = 1,6. 10-19 J

Se conocen múltiplos del electrón voltio, los cuales son: Kilo-electrón voltio (KeV), Mega-electrón voltio (MeV), Giga-electrón voltio (GeV).

32. Energía potencial eléctrica de un sistema de cargas puntuales.

La energía potencial electroestática de un sistema de cargas puntuales es el trabajo necesario para trasladar las cargas desde una separación infinita hasta sus posiciones finales sin aceleración.

33. Condensadores o capacitores.

Un condensador o capacitor es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Tiene como función almacenar cargas eléctricas para su posterior utilización.

34. Carga de un condensador.

Cuando se conecta una batería con una resistencia y un condensador en serie, la corriente inicial es alta puesto que la batería debe transportar la carga de una placa del condensador a la otra. La carga de corriente alcanza asintóticamente el valor de cero a medida que el condensador se carga con el voltaje de la batería. La carga del condensador almacena energía en el campo eléctrico entre sus placas. La tasa de carga se describe típicamente en función de la constante de tiempo RC.

35. Clasificación de los condensadores.

Los condensadores se clasifican en dos grandes grupos: fijos, si mantienen constante el valor de su capacidad y variables, cuando se pueden cambiar entre ciertos límites, mediante el movimiento de ejes. Los condensadores fijos son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican según el dieléctrico colocado entre sus armaduras. Entre otros tenemos los condensadores de papel, cerámicos, plásticos, y electrolitos.

36. Condensadores de papel.

Sus placas están constituidas por láminas de aluminio de alta pureza, y su dieléctrico es de un papel de alta calidad impregnado con resinas o parafinas. Se caracterizan por su reducido volumen y gran estabilidad a los cambios de temperaturas.

37. Condensadores cerámicos.

Su constitución es similar a la de los condensadores de papel metálico, sus placas son plata y usan cerámica como dieléctrico. Los materiales cerámicos son buenos aislantes térmicos y eléctricos. Su identificación se realiza por un código alfa numérico.

38. Condensadores de platico.

Se fabrican en forma de bobina o multicapas, el dieléctrico es un plástico, los más utilizados son los de poliéster, policarbonado y politetrafluoretileno.

39. Condensadores electrolíticos.

Son de alta capacidad, debido al espesor reducido de su dieléctrico, las placas son aluminio y la otra es un electrolito, usando oxido de aluminio como dieléctrico. Los condensadores electrolíticos deben conectarse respetando su polaridad, que bien indicada en sus terminales pues de lo

contrario se destruiría.

40. Los condensadores variables.

Son aquellos cuyas capacidades pueden ser modificadas intencionalmente de forma mecánica o electrónica, usando aire o plástico como dieléctrico. Son utilizados en receptores como radio y televisión, entre otros, para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio.

41. Símbolo de un condensador.

42. Características físicas de un condensador.

-Si el área de las placas que esta frente a frente es grande la capacidad aumenta.

- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad.

-Dependiendo del material dieléctrico que se use entre las placas también afecta la capacidad.

.- Si se varía la tención aplicada, varia la carga almacenada.

43. Capacidad o capacitancia.

La capacidad o capacitancia de un condensador es la magnitud medida por la relación entre la carga en cualquiera de los conductores y La diferencia de potencial entre ellos.

44. Unidades de capacidad.

Un Farad es la capacidad de un condensador que adquiere la carga de un Coulomb cuando se le aplica una diferencia de potencial de un voltio.

45. Submúltiplos y equivalencias del Farad.

46. Condensador de láminas paralelas o condensadores planos.

Un condensador plano o de placas paralelas no es más que un condensador que presenta las características siguientes:

- Esta constituida por un par de láminas paralelas de área finita.- La separación entre las láminas es despreciable en comparación con

sus dimensiones.

47. Factores de los cuales depende la capacidad de un condensador de placas paralelas.

- El área de las placas.- La separación entre las placas.- La naturaleza del material aislante entre dichas placas (dieléctrico).

48. Tabla de constantes dieléctricas.

A temperatura ambiente y para campos eléctricos fijos se tiene la siguiente tabla.

49. Combinación o asociación de condensadores o capacitores.

Dos o más condensadores pueden ser asociados para formar uno de capacidad equivalente.

Se denomina capacidad equivalente, a la capacidad total de una asociación de condensadores.

Según la forma en que se dispongan las conexiones entre las diferentes armaduras se obtienen tres tipos distintos de asociaciones:

a) Asociación de en paralelo. b) Asociación en serie.c) Asociación mixta.

50. Asociación en paralelo.

La combinación de paralelos de varios condensadores se lleva a cabo, conectando entre si todas las armaduras de un lado al pueblo positivo de la batería y todas las armaduras del otro lado al polo negativo de la batería

51. Asociación en serie.

La combinación en serie de varios condensadores consiste en conectar la armadura final de un condensador con la armadura final de un condensador con la armadura inicial del siguiente y así sucesivamente, es decir, las armaduras extremas son las que se encuentran conectadas a la batería.

52. Asociación mixta.

Una asociación mixta de condensadores es aquella donde aparecen condensadores asociados en serie unidos a condensadores asociados a paralelos.

53. Reconexiones de condensadores.

El proceso de reconexión de condensadores consiste en cargarlos independientemente y una vez cargados se conectan entre sí, si ya sea en serie o en paralelo.

54. Cuadro resumen de asociación de condensadores.

Asociación de condensadores en paralelo.

Diferencia de potencial V = V1 =V2 = V3

Carga q q = q1 + q2 + q3

Capacidad total C = C1 + C2 + C3

Asociación de condensadores en serie.

Diferencia de potencial V = V1 + V2 + V3

Carga q q = q1 = q2 = q3

Capacidad total 1C

= 1C1

+ 1C2

+ 1C3

Gráficos.

Mapas conceptuales.

Conclusión.

El campo eléctrico no cambia en forma abrupta su dirección al pasar por una región del espacio libre de cargas. Así, en una región pequeña, las líneas del campo eléctrico son casi paralelas entre sí. En esta región podemos tomar un área pequeña que está orientada perpendicular a las líneas casi paralelas del campo.

La densidad de las líneas es proporcional a la intensidad del campo y éste decrece en función de 1/r . Por lo tanto, la relación entre la intensidad del campo y la densidad de las líneas de campo eléctrico es automática si éstas ni se crean ni se destruyen en regiones en las que no haya cargas. La densidad de las líneas, que determina la magnitud del campo eléctrico, es una densidad por unidades de área.

El campo eléctrico tiene magnitud y dirección definidas en cualquier punto en el espacio.

Referencias consultadas.

Teoría y Práctica de Física 5to Año, Eli Brett C.- William A. Suarez.

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