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Física del Electromagnetismo "2do corte" - Coggle Diagram
Física del Electromagnetismo "2do corte"
Trabajo y Potencial eléctrico
Trabajo
El trabajo de una fuerza, puede depender de la trayectoria o no hacerlo. En este caso se diferencian dos tipos de Fuerzas: Conservativas y No conservativas
Fuerzas conservativas
Su trabajo entre dos puntos, NO depende de la trayectoria. Aquellas bajo cuya acción se conserva la energía mecánica del sistema. En trayectorias cerradas, su trabajo el cero.
Fuerza elástica
Fuerza Electromagnética
Al ser CONSERVATIVA el trabajo realizado por esta fuerza se expresa en términos de la energía potencial U. Así:
Como el teorema del trabajo y la energía cinética también relaciona el cambio en dicha energía. se tiene lo siguiente:
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Fuerza Gravitacional
Fuerzas no conservativas
Son aquellas cuyo trabajo entre dos puntos depende de la trayectoria y bajo cuya acción en el sistema se disipa o pierde energía mecánica. En trayectorias cerradas su trabajo es diferente de cero. Algunos ejemplos son:
Resistencia de un fluido
Fuerza de rozamiento
En física, se habla del trabajo (W) que efectúa una fuerza, en determinado intervalo. Este trabajo es el producto del
desplazamiento por la magnitud de la fuerza paralela al desplazamiento.
Características
Signo:
Si la fuerza ayuda al desplazamiento, el trabajo es positivo.
Si la fuerza dificulta el desplazamiento, el trabajo es negativo.
Si la fuerza no ayuda, ni dificulta el desplazamiento, el trabajo es nulo.
Energía potencial eléctrica
Para dos cargas puntuales
Es positiva para cargas del mismo signo
Es negativa para cargas de signo opuesto.
Es una INTERACCIÓN
Con varias cargas puntuales
Energía de conformación de un sistema.
Es una propiedad de un objeto cargado, por virtud de su posición dentro de un campo eléctrico. La energía potencial eléctrica existe si hay un objeto cargado en esa posición
Trabajo realizado por el campo eléctrico
El campo eléctrico realiza un trabajo W cuando una carga positiva q se mueve desde un lugar A en el que el potencial es alto a otro B en el que el potencial es más bajo. Si q>0 y VA>VB entonces W>0.
El campo eléctrico realiza un trabajo cuando una carga negativa q se mueve desde un lugar B en el que el potencial es más bajo a otro A en el que el potencial es más alto.
Una fuerza externa tendrá que realizar un trabajo para trasladar una carga positiva q desde un lugar B en el que el potencial es más bajo hacia otro lugar A en el que el potencial más alto.
Una fuerza externa tendrá que realizar un trabajo para trasladar una carga negativa q desde un lugar A en el que el potencial es más alto hacia otro lugar B en el que el potencial más bajo.
Potencial eléctrico
El potencial se define respecto a un nivel de referencia arbitrario. dándose entonces una asimilación de potencial a lo que en realidad son diferencias de potencial entre un punto y el de referencia. A las diferencias de potencial también se les llama voltaje.
El Voltaje
La diferencia de potencial eléctrico recibe un nombre muy especial. La llamamos voltaje, y, en honor a Alessandro Volta, el inventor de la batería, la medimos en unidades de volts.
Cerca de una carga puntual, podemos unir los puntos entre las posiciones que tienen el mismo potencial, creando curvas equipotenciales. Para una carga puntual, solo importa la diferencia en el radio, por lo que las curvas equipotenciales son círculos centrados en la carga que crea el campo de potencial, que en este caso es Q
Relacion entre fuerzas y campo
Una carga en el seno de un campo eléctrico E experimenta una fuerza proporcional al campo cuyo módulo es F=qE, cuya dirección es la misma, pero el sentido puede ser el mismo o el contrario dependiendo de que la carga sea positiva o negativa.
Es la energía potencial por unidad de carga.
Potencial debido a cargas puntuales
Potencial debido a una carga puntual.
El potencial debido a varias cargas puntuales cumple el principio de superposición.
Potencial debido a una distribución continua de carga.
El potencial eléctrico, a partir del campo eléctrico
Capacitancia
La capacitancia es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del condensador (de las placas paralelas, cilíndrico, esférico)
Un capacitor lo conforman dos conductores separados cierta distancia.
Propiedades de los conductores en equilibrio electrostático
En campo eléctrico en el interior el 0.
La carga neta q en su interior es nula.
La carga se encuentra distribuida en la superficie.
El campo eléctrico inmediatamente en la superficie es perpendicular a la misma y tiene un valor de:
La superficie del conductor en equilibrio es equipotencial.
Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo mas común que almacena energía de esta forma es el condensador
La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en este, se describe con la expresión matemática:
Q es la carga eléctrica almacenada, se mide en culombios (C)
V es la diferencia de potencial (o tensión) medida en voltios(V).
C es la capacitancia, se mide en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o el picofaradio
