En el punto P se suman los campos eléctricos creados por la carga de +1 nC de la izquierda y la carga de la derecha. El campo eléctrico tiene magnitud, dirección y sentido.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
右10 cmに−1 nCを置く。Pの電場の大きさは、左だけのときの何倍か？
右も+1 nCにする。Pの電場の大きさは、左だけのときの何倍か？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1La fuerza se expresa mediante la ley de CoulombF=k |q₁ q₂|r²……
2El campo eléctrico se define dividiendo la fuerza entre la carga eléctrica de pruebaE=Fq=k Qr²……
En los pasos del 1 al 3 se considera una carga de +1 nC a la izquierda de P y otra de −1 nC a la derecha (configuración inicial del diagrama superior).
3Se determina el sentido del campo eléctrico creado por una carga negativaE₂=k |Q₂|r²(Hacia Q₂)……
4Los 2 campos eléctricos se suman como vectoresSuma vectorial:𝐄=𝐄₁+𝐄₂……
Ampliación: distribuciones de carga y campos eléctricos en la materia
5Ampliación: comparación con la magnitud de la fuerza gravitatoriaFelFg=1.2×10³⁶……
Definición de flujo eléctrico: flujo a través de una pequeña superficie = componente del campo eléctrico perpendicular a la superficie × área (con el sentido hacia fuera como positivo).El flujo es positivo si el campo eléctrico apunta hacia fuera, 0 si es tangente a la superficie y negativo si apunta hacia dentro. Para una superficie cerrada se suman todas estas contribuciones.
6Se calcula el flujo eléctrico a través de una superficie esféricaΦ=4π k Q……
7Se aplica la ley de Gauss a un plano infinito con carga uniformePlano infinito:E=2π k σ……
8Se sitúan 2 placas infinitas una frente a la otra2 placas infinitas:E=4π k σ=σε₀……
9El resultado se comprueba mediante un cálculo numérico con placas finitasCerca del centro de placas extensas:E≒4π k σ=σε₀……
10Los electrones se desplazan dentro del metalEquilibrio electrostático:Eint=0……
11Se analiza el campo eléctrico entre placas con un dieléctricoEint=E₀εr……
Lo aprendido en este capítulo
El campo eléctrico en un punto es el cociente entre la fuerza que experimenta una pequeña carga de prueba positiva situada allí y el valor de esa carga. Representa la fuerza por cada 1 C de carga positiva y existe aunque no se coloque una carga de prueba. En el punto medio entre cargas + y − de igual magnitud, los 2 campos tienen el mismo sentido y se refuerzan.
2.00 vecesRelación respecto al campo creado solo por la carga de la izquierda
Si la carga de la derecha también pasa a ser +, los 2 campos en P tienen sentidos opuestos y se anulan, dando 0.
En la vida cotidianaLas fotocopiadoras utilizan el campo eléctrico de un tambor cargado para atraer el polvo de tóner y transferirlo al papel.
Resumen detallado
La fuerza electrostática tiene la misma forma matemática que la fuerza de gravitación universal. El campo eléctrico expresa la fuerza que actúa en un punto por cada 1 C de carga eléctrica positiva. Como el campo eléctrico tiene dirección y sentido, el campo creado por varias cargas eléctricas se calcula mediante una suma de vectores. En el punto medio entre + y −, los 2 campos eléctricos tienen el mismo sentido y se refuerzan; en el punto medio entre + y +, se anulan. El flujo eléctrico y la ley de Gauss permiten explicar, con este mismo enfoque, tanto el campo eléctrico uniforme entre placas como el hecho de que el campo eléctrico sea 0 en el interior de un metal.