Preguntas de Repaso Del Libro de Cheng

Preguntas de repaso del libro de Cheng.

P.3-1 Escriba la forma diferencial de los postulados fundamentales de la electrostática en el espacio libre.

       P.3-2 ¿En qué condiciones será solenoidal e irrotacional una intensidad de campo eléctrico? Cuando la densidad volumetrica de carga libre sea igual a cero.

P.3-3 Escriba la forma integral de los postulados fundamentales de la electrostática en el espacio libre y enuncie su significado con palabras:

∮      ∮      La integral de línea escalar, de la intensidad de un campo eléctrico estático a lo largo de una trayectoria cerrada es nulo. La integral de superficie cerrada de un campo eléctrico, es igual a la carga puntual entre la constante de permisividad del vacío.

P.3-4 Explique por qué un campo irrotacional se conoce también como un campo conservativo:

Si se aplica el teorema de Stokes al campo vectorial F resulta:

Se observa que el resultado es nulo, lo que significa que no se gana ni se pierde e nergía al realizarse el trabajo en un campo irrotacional.

P.3-5 ¿De que manera varia la intensidad de campo electrico con la distancia para (a) una carga puntual?(b)¿ un dipolo electrico?.

a).- La intensidad de campo electrico de una carga puntual positiva tiene direccion radial hacia afuera y magnitud proporcional a la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la carga.

b).-La fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. P.3-6 Enuncie la ley de Coulomb: La fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. P.3-7 Enuncie la ley de Gauss. ¿En qué condiciones es muy util la ley de Gauss para determinar la intensidad de campo electrico de una distribucion de carga? El flujo de salida total del campo E a traves de cualquier superficie cerrada en el espacio libre es igual a la carga total encerrada en la superficie dividida por Eo. Cuando existen condiciones de simetria. P.3-8 Describa las formas en que varía con la distancia la intensidad de campo electrico de una linea de carga recta, infinitamente larga, y con densidad uniforme. El campo E resultante debe ser radial y perpendicular a la linea de carga y no puede existir una componente de E a lo largo de la linea. P.3-9 Si el potencial electrico en un punto es cero, t ambién es cero la intensidad de campo electrico en ese punto? No. P.3-10 Si la intensidad de campo electrico en un punto es ce ro, ¿tambien es cero el potencial electrico en ese punto? Si P.3-11 ¿Por qué no hay cargas libres en el interior de un buen conductor en condiciones estaticas?

Se establecera un campo electrico en el conductor y el campo ejercera uan fuerza sobre las cargas y hara que se alejen entre si. Este movimiento continuara hasta que todas las cargas lleguen a la superficie del conductor y se redistribuyan de manera que desaparezcan en el interior tanto la carga como el campo. P.3-12 Defina el vector de polarizacion. ¿Cuáles son las unidades en el SI,? Se define como el momento dipolar por unidad de volumen. La unidad de medida en el SI es coulomb por metro cuadrado.

P.3-13 ¿Qué son las densidades de carga de polarizacion?¿Cuales son las unidades en el SI? Es el campo vectorial que expresa la densidad de los momentos e léctricos dipolares permanentes o inducidos en un material dieléctr ico. P.3-14 ¿Qué es un medio simple? Un medio lineal, homogeneo e isotropo. P.3-15 Defina el vector desplazamiento electrico y su unidad en SI? Describe una relacion de divergencia entre el campo electrico y la distribucion de cargas libres en cualquier medio, sin tener que tratar de maner a explicita con el vector de polarizacion P, ni con la densidad de carga de polarizacion. C/m2 P.3-16 Defina la susceptibilidad elelctrica y su unidad. La susceptibilidad eléctrica χe es esencialmente la constante de proporcionalidad (que también

puede ser un tensor) que relaciona el campo eléctrico aplicado E con la polarización eléctrica inducida También relaciona la permitividad del medio estudiado respecto al del vacío P.3-17 ¿Cuál es la diferencia entre la constante dielectrica y la rigidez dielectrica? La rigidez dieléctrica es aquel valor de E para el cual un material dado deja de ser aislante para convertirse en conductor, y la constante dieléctrica es número adimensional característico de cada material. P.3-18 Explique el principio de funcionamiento de un pararrayos. Cuando la intensidad de campo eléctrico llega a la rigidez eléctrica, se rompe el aire; ocurre una ionización masiva y comienza a aparecer chispas. La carga tiende a concretarse en los puntos agudos. Cuando una nube con abundantes cargas eléctricas se aproximan a un edificio alto

equipado con un pararrayos conectado a tierra, las cargas de un signo opuesto son at raídas desde la tierra a la punta de la varilla, donde la intensidad de campo eléctrico es máxima. Cuando la intensidad del campo eléctrico excede la rigidez dieléctrica del aire, ocurre la ruptura y se ioniza el aire cerca de la punta, convirtiéndose en un conductor. Las cargas eléctricas de la nube se descargan entonces de manera inofensiva a tierra a través de un camino conductor. P.3-19 ¿Cuáles son las condiciones en la frontera de los campos electrostáticos en la superficie de separación entre un conductor y un dieléctrico con permisividad e?

P.3-20 ¿Cuál es la condicion de frontera del potencial electrostatico en la superficie de separacion entre dos medio dielectricos distintos?.

P.3-22 Defina la capacitancia y un condensador. La capacitancia es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. Un condensador es un dispositivo eléctrico que permite acumular cargas eléctricas. Se denomina Capacidad C a la relación entre la carga Q almacenada por el condensador y la tensión U a la que está conectado. P.3-23 Escriba la formula de capacitancia de un condensador de placas paralelas de area s donde las placas estan separadas por un medio con constante dielectrica e y espesor d.

P.3-24 ¿ Cual es la definicionde un electron-volt?,¿Cómo se compara con un joule?. Un electron-volt, es la energia o el trabajo necesario para mover un electron en contra de la diferencia de potencial de un volt. La energia en electron-volt es en escencia la que se expresa en j por unidad de carga volumetrica. P.3-25 Escriba la expresion de la energia electrostatica en te rminos de E.

   ∫   P.3-26 Analice el significado y e l uso del principio del desplazamiento virtual. Consideremos un sistema aislado de cuerpos conductores cargados y dielectricos separados entre si sin conexión con el mundo exterior. Las cargas de los cuerpos son constantes. Imaginemos que las fuerzas electrostaticas han desplazado uno de los cuerpos una distancia diferencial dl (un desplazamiento virtual). Su uso es para determinar fuerzas sobre placas conductoras de un condensador de placas paralelas cargado, con area s y separadas por una distancia x por aire.