campo potencial electrico

• El campo eléctrico es un campo de fuerza eléctrica originado por la sola presencia de cuerpo cargado o una carga puntual.

• El campo eléctrico es una cantidad vectorial.

Campo Eléctrico 𝑬

𝑬 =𝒌𝒒

𝒓𝟐=

𝑭

𝒒𝒐

N

C

Fig. 15.9, p. 474

Ejemplo 1. Determina el campo eléctrico (magnitud y dirección) en el punto P debido a la presencia de las cargas mostradas

𝑞1 = +6.0μC

𝑞2 = −10μC 𝑞3 = −4.0μC

6.0mm

8.0mm

P

Ejemplo 2. Un protón es liberado en un campo eléctrico de 4.50 N/C orientado de oeste a este. (a) ¿Hacia donde se mueve el protón? (b) ¿Qué aceleración experimenta? Si se mueve con aceleración constante (c) ¿Cuánto tiempo tarda en recorrer 5.0 m? (d) ¿Cuál es su energía cinética después de 3.0 s?

𝑞+ = 1.602 × 10−19C 𝑚+ = 1.673 × 10−27kg

Ejemplo 3. Determina el campo eléctrico (magnitud y dirección) en el punto P debido a la presencia de las cargas mostradas

𝑞1 = +12.0μC

10.0mm

P

𝑞2 = −8.0μC

5.0mm

𝑽 =𝒌𝒒

𝒓=

𝑬𝒑

𝒒𝒐

J

C= volt, V

Potencial Eléctrico Razón de energía eléctrica por unidad de carga Es una cantidad escalar. En los cálculos se debe considerar el signo de las cargas

∆𝑽 =−𝑾

𝒒𝒐=

∆𝑬𝒑

𝒒𝒐 V

𝑬 =−∆𝑽

𝒅

V

m

¿Cuál es el potencial eléctrico de una carga 4.0𝜇𝐶a una distancia de 20 cm? Si la energía potencial en una región es de 6.0 mJ ¿Qué potencial eléctrico posee una carga de 6.0μC en dicha región?

Entre dos placas paralelas separadas 2.00 cm se forma un campo eléctrico de magnitud 1200 V/m, ¿cuál es la diferencia de potencial entre las placas?

E 2.0 cm

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + + + + +

Dos cargas, de +10μC y -20μC, están separadas 2.4 m. Calcule el potencial eléctrico en el punto medio entre las dos cargas.

Una carga 𝑞2 = 12𝜇C se localiza 60 mm a la derecha de la carga 𝑞1 = 18𝜇C , ¿cuál es el potencial eléctrico en punto localizado a 50 mm arriba de 𝑞1 ?

𝑰 =𝒒

𝒕

C

s= ampere, A

Corriente Eléctrica

Es la razón de flujo de carga que atraviesa la sección transversal de un conductor por unidad de tiempo.

𝑹 =𝑽

𝑰

V

A= ohm, Ω

Ley de Ohm La resistencia eléctrica de un conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado en sus bornes/extremos e inversamente proporcional a la corriente que fluye por el mismo.

1. En un conductor fluyen 2000 C en tres segundos ¿Cuál es la corriente en el conductor?

2. Determina cuántos electrones deben pasar en 20 segundos a través de un alambre para producir una corriente de 1.0 A.

3. La resistencia de una parrilla eléctrica es de 6.0 Ω y en sus terminales se conecta a un voltaje de 120 V. ¿Cuánta corriente fluye por ella?

4. Un motor opera con 240 V y una corriente de 8.0 A. (a) ¿Cuánto resistencia ofrece al flujo de corriente? (b) ¿Cuánta energía consume cada hora?

5. Un conductor cuya resistencia es de 10Ω es recorrido por una corriente de 0.50 A. (a) ¿Cuánta energía consume en 18 s? (b) ¿Cuál es su potencia en watts?

6. ¿Cuánto cuesta mantener encendida una lámpara de 100 W durante 6.0 h la cual consume 0.80 A? Considera que el precio de 1.0 kWh es de $3.20. 7. Un recipiente contiene un litro de agua a 20 °C en el cual se introduce una resistencia eléctrica de 3.0 Ω por la que fluye una corriente de 4.5 A. ¿Cuánto tiempo se necesita para hacer hervir el agua (100°C)? 8. Un pequeño motor toma una corriente de 1.75 A de una línea de 120 V. La potencia de salida del motor es de 0.20 hp. (a) A razón de $4.0 por kWh ¿cuál es el costo de 4.0 h de funcionamiento del motor? (b) ¿Cuál es la eficiencia del motor? 9. El serpentín de calentamiento de un calentador de agua tiene una resistencia de 20 Ω y opera a 220 V. Si la energía eléctrica cuesta $5.00 por kWh, ¿cuánto cuesta elevar la temperatura de 200 kg de agua que están en un tanque, de 15°C a 80°C?