Cap 3 lg y lc 39-45

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Cuaderno de Actividades: Física II

3) Ley de Gauss y Ley de Coulomb

Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo 39

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Cuaderno de Actividades: Física II

3.1) Ley de Gauss y de Coulomb3.1) Ley de Gauss y de Coulomb

Para esto se usaran las ecuaciones de Maxwell Para esto se usaran las ecuaciones de Maxwell eLG F→r

E (Ley de Gauss)E (Ley de Gauss) BB B (ley de Ampere)B (ley de Ampere) E (Inducción) E (Inducción)

eF qE=r r

( )eR R E F≡ −r r

El Er

resulta más apropiado para la descripción de leyes.

→ LG→ LC→

*( ), .

,

e REF

e

e

F E V r V E dr

V E F

q E V F q Eρ

→ ≡ −

↑ ↑ ↑ → →

= −∇ =

∫r r rr r

r r

r r r

3.2) Aplicaciones de la ley de Gauss3.2) Aplicaciones de la ley de Gauss

LG Simetríaρ→ ↑

S1P13) S1P13) La figura muestra un hilo infinito cargado con una densidad lineal λ. Inicialmente se coloca en reposo una partícula cargada de masa m y carga q en el punto x = a; debido a la repulsión coulombiana la partícula llega al punto x = 2a con una velocidad v0. Calcular λ en función de m, q y v.

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λ a 0 x m,q

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( )

( )

0

0

2

2 2

2

2

2

: :

,

1{ }

2

{ } ,integrando2 2

: ln2

e R

qF F ma

x

qa a x

xm

a v v adt a a t

sa s cte

xdv s

adt x

dv dv dx dv sv

dt dx dt dx xd s

vdx x

d v s v sd dx

dx x x

vs x

FI

c

λπε

λπε

≡ ≡ =

= =

→ ≡ ← ≡

≡ =

≡ =

≡ = =

= =

= → ≡

= +

Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo

2x a=

λ

x a=X

0t = t

( )0 0v ≡→

( ) 0v t v≡→

m q

( )0, , ?a m q vλ λ= ∧

a→ r

EqFe

rr=

q xr =

m

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2

0

20

0

20 0

, 0 :

ln

l

*

**

n

l

22 , :

ln ln 22 2

n 2

x a v

c s a

v x s

ax a v v

v qs z

m

mv

q

πελ

λπε

≡ ≡→ ≡ −

=

≡ ≡

=

→ = =

S1P6)S1P6) ( ) 02 100 0, 0,53 10r ar e aρ ρ − −= = ⋅

( )3

0

0

) ?

R

/ q e

r Simetria delas LF

q e dv dq

a

dv

ρρ ρ ρ

ρ ρ

= −→ ∨ →

= − = ← =∫

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24 rπ

24dV r drπ=

dr

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0 02 22 20 0

0 0

10

3

00

2 1

4

4 4

!

2!

*

r a r a

n axn

e e r dr r e dr

dx

e

x e

a

n

a

ρ π πρ

ρπ

∞ ∞− −

∞−

+

− = =

−=

=

∫ ∫

( )0

0

0220

0

0

0

..

)

4 .?a

r a

r a

b

r e r

q r a

dπρ

=

=

≡ ≡∫

)) (c E E r=

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dar

Er ( )

( )

( )

0

0

2

0

20

0

2

2

0

,

//

4

4

4

NE

SG

SG

NE

rr a

SG SG

qE da

da E E da

E cte E

q rE

da da r

q q r

r e dr

q r

r

ε

πε

π

π ε

ρ −

⋅ ≡

≡ → ≡ ← =

r r

r rr

r r

r

r r

Ñ

Ñ

Ñ Ñ

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3.3)3.3) Conductores y aislantes en una regiónConductores y aislantes en una región de E.de E.

i) Conductori) Conductor

Medio que permite la transmisión de E (campo eléctrico).Medio que permite la transmisión de E (campo eléctrico).

Existen eExisten e-ss débilmente ligados al núcleo (efecto de apantallamiento). débilmente ligados al núcleo (efecto de apantallamiento).

ii) Aislantesii) Aislantes

Existen eExisten e-- fuertemente ligados al núcleo (no se da un buen fuertemente ligados al núcleo (no se da un buen apantallamiento).apantallamiento).

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En el equilibrio electrostático:

0r∆ ≡rr

ConductorConductor

LF

−−

++iE =0

AislanteAislante

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Cuaderno de Actividades: Física II

En el interior del material se establece un campo polarizado.

Retornaremos a estos materiales considerando los aislantes dieléctricos {P: polarización, p: dipolo eléctrico} {k: cte dieléctrica}

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LF++

−−

iE 0≠

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