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MATERIA: FÍSICA II
Profesor: Rolfred Arrieche
E-mail: [email protected]
Sesión: APC 2
Código: 430321
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Indicaciones de Trabajo
Leer todo la información suministrada en la presentación
De existir alguna duda comunicarse con el profesor para futuras aclaratorias.
Al final de la clase se colocan “preguntas rápidas” estas, deben ser contestadas y presentadas en físico el día de la evaluación presencial.
Contenido
La presentación esta conformada por las siguientes partes:
•Teoría
•Evaluación (preguntas rápidas)
•Practica (ejemplos resueltos)
De los siguientes temas:
2.1 Flujo Eléctrico 2.2 Ley de Gauss2.3 Aplicación de la ley de Gauss a varias distribuciones de carga
Introducción
En esta clase se describe la ley de gauss a si como un procedimiento alterno para calcular los campos eléctricos.
A pesar de que se trata de una consecuencia de la ley de Coulomb, la ley de gauss es más conveniente para calcular los campos eléctricos de distribuciones de carga muy simétricas.
2.1 Flujo eléctrico
Imagine un campo eléctrico uniforme tanto en magnitud como en dirección.
2.1 Flujo eléctrico
Las líneas de campo penetran en la superficie rectangular de área A. por lo tanto el total de líneas que penetran en la superficie es proporcional al producto EA. A este producto de la magnitud del campo eléctrico E y el área superficial A perpendicular al campo se le conoce como flujo eléctrico. Φ= EA N m2/C
El flujo eléctrico es proporcional al número de las líneas de campo eléctrico que penetran la superficie.
2.2 Ley de Gauss
La relación entre el flujo eléctrico neto a través de una superficie gaussiana. Y la carga encerrada por la superficie es conocido como ley de gauss.
Supongamos una carga puntual positiva que esta localizada en el centro de una esfera de radio r
2.2 Ley de Gauss
La magnitud del campo eléctrico en todos los puntos de la superficie de la esfera es E= q/r^2. Las líneas de campo están dirigidas radialmente hacia afuera y son perpendiculares a la superficie y paralelos a los dA (Θ= 0). Por lo tanto el flujo neto es
2.2 Ley de Gauss
En vista que la superficie es esférica.
El flujo neto a través de la superficie esférica es proporcional a la carga existente en el interior. El flujo es independiente del radio r.
2.2 Ley de Gauss
Veamos ahora varias superficies cerradas que rodean una carga q
superficie S1 es esférica pero S2 y S3 no el flujo que pasa a través de S1 tiene un valor de q/ e0, el flujo es proporcional al numero de líneas de flujo eléctrico que atraviesa dicha superficie. El número de líneas a través de S1 es igual al número de líneas que atraviesan S2 y S3. Por lo tanto concluimos que el flujo neto a través de cualquier superficie cerrada que rodea una carga puntual q tiene un valor de q/ e0 y es independiente de la forma de la superficie.
2.2 Ley de Gauss
Ahora consideremos una carga puntual localizada en el exterior de una superficie cerrada de forma arbitraria.
Cualquier línea de campo eléctrico que entre en la superficie saldrá de esta en cualquier otro punto. Entonces el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada que no rodea a una carga es igual a cero.
2.2 Ley de Gauss
Para muchas cargas puntuales, el campo eléctrico es igual a las sumas vectoriales de los campos eléctricos producidos por cada una de las cargas individuales. Entonces el flujo puede expresarse como
La ley de gauss dice que el flujo neto a través de cualquier superficie cerrada es
Donde q= carga neta en el interior de la superficie.
2.2 Ley de Gauss
Nota 2.1 Un flujo nulo no significa un campo nulo.
Nota 2.2 Las superficies gaussianas no son reales.
Preguntas Rápidas y Ejemplos
Las preguntas rápidas y los ejemplos serán colocados en la zona de material de apoyo y zona de asignaciones.
Conclusiones
La ley de gauss amplia el estudio de los campos eléctricos y al mismo tiempo logra simplificar las evaluaciones de estos, para distribuciones de carga.
Referencias Consultadas
Serway, Raymond , Jewett , John. Física para ciencias e ingenierías,6ª edición. Volumen II.(pp. 36-42). México :Thomson
