ENERGÍA ELECTROSTÁTICA

ENERGÍA ELECTROSTÁTICA

La ley de Coulomb describe  que en el campo eléctrico, las fuerzas actúan a la distancia entre dos cargas. esta descripción surge por sí misma cuando las cargas se pueden mover una con respecto a otra. Los experimentos muestran que solo al considerar el campo eléctrico como una propiedad del espacio que se propaga a velocidad finita (la velocidad de la luz), podemos explicar las fuerzas que se observan sobre cargas que se mueven de forma relativa. El concepto de campo eléctrico también es esencial para entender una onda electromagnética que se autopropaga, como la luz, y nos proporciona una manera de describir cómo la luz estelar viaja a través de una gran distancia de espacio vacío para llegar a nuestros ojos.

La idea de una fuerza que "actúa a la distancia" en la ley de Coulomb parece problemática; tal vez la idea de "fuerza provocada por un campo eléctrico" aminore de alguna forma tu incomodidad. Por otro lado, puede que te preguntes si un campo eléctrico es más "real". La "realidad" de un campo eléctrico es un tema para los filósofos. En cualquier caso, real o no, la noción de un campo eléctrico resulta ser muy útil para predecir qué le ocurre a la carga.

Campo eléctrico: 

$\vec{E}$E, with, vector, on top es una cantidad vectorial que existe en todo punto del espacio. El campo eléctrico en una posición indica la fuerza que actuaría sobre una carga puntual positiva unitaria si estuviera en esa posición. El campo eléctrico se relaciona con la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga arbitraria q con la expresión:

$\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$

Las dimensiones del campo eléctrico son newtons/coulomb, $\text{N/C}$

Podemos expresar la fuerza eléctrica en términos del campo eléctrico

$\vec F = q\vec E$

La ecuación para el campo eléctrico es similar a la ley de Coulomb. Asignamos a una carga 

$q$q en el numerador de la ley de Coulomb el papel de carga de prueba. La otra carga (u otras cargas) en el numerador, $q_i$q, start subscript, i, end subscript, crea el campo eléctrico que queremos estudiar.

$\text{Ley de Coulomb: }\qquad\vec F = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\,\dfrac{q\, q_i}{r^2}\,\hat r_i \qquad\text{newtons}$start text, L, e, y, space, d, e, space, C, o, u, l, o, m, b, colon, space, end text, F, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, q, q, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript, start text, n, e, w, t, o, n, s, end text

$\text{Campo eléctrico: }\,\,\,\,\vec E = \dfrac{\vec F}{q} = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\,\,\,\,\dfrac{q_i}{r^2}\,\hat r_i \qquad\text{newtons/coulomb}$start text, C, a, m, p, o, space, e, l, e, with, \', on top, c, t, r, i, c, o, colon, space, end text, E, with, vector, on top, equals, start fraction, F, with, vector, on top, divided by, q, end fraction, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, q, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript, start text, n, e, w, t, o, n, s, slash, c, o, u, l, o, m, b, end text

Donde $\,\hat{r_i}$r, start subscript, i, end subscript, with, hat, on top son vectores unitarios que indican la dirección de la recta que une cada $q_i$q, start subscript, i, end subscript con $q$q.

Cómo pensar acerca del campo eléctrico

El campo eléctrico es la fuerza eléctrica normalizada. El campo eléctrico representa la fuerza que experimenta una carga de prueba con valor $+1$plus, 1.

El campo eléctrico cerca de una carga puntual aislada: El campo eléctrico alrededor de una sola carga puntual aislada, qi está dado por:

$\vec{E}=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{{\text{q}}_i}{r^2}{\hat{r}}_i$E, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, start fraction, start text, q, end text, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, with, hat, on top, start subscript, i, end subscript

La dirección del campo eléctrico apunta hacia afuera para una carga puntual positiva y hacia adentro para una carga puntual negativa. La magnitud del campo eléctrico decae como $1/r^2$1, slash, r, squared conforme nos alejamos de la carga.

El campo eléctrico cerca de muchas cargas puntuales

Si tenemos muchas cargas puntuales esparcidas, expresamos el campo eléctrico como la suma de los campos de cada carga individual $q_i$q, start subscript, i, end subscript; es decir,

$\displaystyle \vec E = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\sum_i\dfrac{\text q_i}{r^2} \,\hat{r_i}$E, with, vector, on top, equals, start fraction, 1, divided by, 4, pi, \epsilon, start subscript, 0, end subscript, end fraction, sum, start subscript, i, end subscript, start fraction, start text, q, end text, start subscript, i, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, r, start subscript, i, end subscript, with, hat, on top

Articulo recuperado de: Kip, A. H. (1972), Fundamentos de electricidad y magnetismo (McGraw-Hill) - https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-electrostatics/ee-electric-force-and-electric-field/a/ee-electric-field

¿Cómo Funciona la electrostática - Electricidad Estática?

Recuperado de: https://youtu.be/l_cuSr5ZhCI