Descripción: Problemas de Electrocinética y Electromagnetismo, nivel UNI
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Descripción: Electromagnetismo2
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Informe de laboratorio para electromagnetismo I. Universidad de concepción
Descripción: algunos ejercicios de electromagnetismo sobre la ley de coulomb
Descripción: Geofísica Electromagnetismo
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electromagnetismo unad
Potencial eléctrico El concepto de energía potencial fue analizado en Física I en relación con algunas fuerzas conservativas como la fuerza gravitacional y la fuer fuerza za elá elástic stica a ejer ejerci cida da por por un resorte. Al aplicar la ley de conservació conservación n de la energía energía es posi!le evitar evitar tra!ajar tra!ajar directame directamente nte con fuerzas y analizar diferentes pro!lemas de mecánica. Además el concepto de energía potencial es de gran valor para el estudio de la electricidad ya "ue la fuerza electrostát electrostática ica es conservativ conservativa. a. Estos fenómenos pueden descri!irse de manera conveniente en t#rminos de una energía potencial el#ctrica lo "ue permite de$nir una cantidad escalar conocida como potencial eléctrico "ue ayuda a descri!ir los fenómenos electrostáticos de una manera más simple "ue si tuviera "ue depender sólo del campo y las fuerzas el#ctricas. El concepto de potencial el#ctrico tiene un gran valor práctico en la operación de circuitos y aparatos el#ctricos. %na %na de las las form formas as más más apro apropi piad adas as de ente entend nder er el conc concep epto to de energí energía a potenc potencial ial eléctr eléctrica ica consiste en utilizar la similitud entre la interacción gravitacional y la el#ctrica y compararla con la energía potencial gravitacional. &omemos como o!jeto de estudio a una masa "ue "ue inte intera racc ccio iona na con con otr otra a mas masa a cuyo cuyo camp campo o gra gravi vita taci cion onal al gener enerad ado o llam llamam amo os '(er $gura). En el caso de la energía gravitacional se cons consid idera era "ue "ue la masa masa se muev mueve e del del nive nivell A al nivel B. *e!e aplicarse una fuerza e+terna de igual módulo "ue la fuer fuerza za de la ,asa ,asa para para move moverr la masa masa contrario al de la interacción gravitatoria.
en se sent ntid ido o
El tra!ajo realizado por la fuerza de la &ierra da como resultado - = −( ) = − / = ∆ donde 0emos llamado = a la energía gía potenc encial gravitatoria ria co0er ere ente con el siste stema de 1oordenadas con un eje 2 (a)
(b)
(c)
(d)
B
⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗ =
⃗ ⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗
A Y
⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗
X
=
=
Y
Y X
X
⃗ ⃗
Y X
(a) Una masa m interacciona con un objeto masivo que genera una campo gravitacional . (b) Cuando otra fuerza lo mueve en sentido contrario al campo (c) sobre la masa se produce un cambio en su energía potencial de ∆ = ( ). (d) !i se anula la fuerza e"terna # la $nica interacci%n es la gravitatoria la disminuci%n de la energía potencial gravitatoria ser& equivalente al incremento de la energía cinética de la masa
.
3aralelo al campo pero positivo en sentido contrario . 2a lo 0emos demostrado en el curso anterior pero cual"uier camino alternativo "ue 0u!iese tomado la masa "ue comience en A y termine en 4 arroja como resultado el mismo valor para el tra!ajo de la &ierra so!re la masa5 - = ∆ 6 esto es justamente por"ue la Fuerza gravitatoria es conservativa. 3or lo tanto la magnitud de la energía potencial en B no depende de la trayectoria "ue siga la masa para llegar a ese nuevo nivel. 3odemos de$nir entonces la función Energía potencial gravitatoria como () =
7!servemos "ue la energía potencial gravitatoria así de$nida se corresponde con un 8istema de 1oordenadas cuyo eje 2 está orientado en sentido contrario al campo gravitatorio. A0ora consideremos una carga positiva !" "ue se encuentra en reposo en el punto A dentro de un campo el#ctrico uniforme constituido entre dos placas con carga opuesta '(er $gura). %na fuerza el#ctrica " act9a so!re la carga en sentido a las cargas negativas. ,ediante una fuerza e+terna se mueve la carga 0asta el punto 4 de coordenadas (# ) para el 8istema de 1oordenadas indicado en la $gura. El tra!ajo por las placas para mover la carga desde A 0asta B es igual a - " = −"( ) = −"$ . 3or analogía con lo visto en gravitación vemos "ue es una fuerza conservativa y por consiguiente podemos de$nir la función energía potencial el#ctrica como %&%'() = "
1
(a) B
(b)
++++++++
+++++++++
⃗ ⃗
+++++++++
/ ⃗⃗ ⃗
+++++++++
⃗⃗ ⃗ =
⃗⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗
(d)
(c)
/
= ⃗ ⃗
=
/
A
------- Y
⃗ ⃗
⃗⃗ ⃗ X
--------
------- Y
------- Y
Y
X
X
X
(a) Una carga positiva +q interacciona con el campo eléctrico generado por dos placas paralelas de cargas opuestas. (b) 'ediante una fuerza e"terna la carga se desplaza en contra del campo eléctrico una distancia $ = . (c) n el punto B la energía potencial ser& " . (d) !i se anula la fuerza que izo la mover la carga asta B # la $nica fuerza presente es la eléctrica la carga varía su energía potencial eléctrica en la misma cantidad pero signo contrario que su energía cinética de
.
1uando la carga se li!era de la interacción "ue la llevó de A a 4 y la 9nica interacción es con el campo el#ctrico generado por las placas la carga q variará su energía cin#tica en la cantidad5