FísicaFácil1 pts
Campo y potencial eléctrico
Castilla y León · 2020 · Julio
Enunciado
Dos cargas puntuales, y , están situadas en los puntos y , respectivamente (unidades en el S.I.). Calcule el trabajo necesario para transportar otra carga desde el punto al punto . Interprete el resultado.
Datos (de la tabla de constantes del examen): .
Datos (de la tabla de constantes del examen): .
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Resultado
Los dos puntos están en la misma superficie equipotencial: trasladar la carga entre ellos no requiere trabajo.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
El campo eléctrico es conservativo, así que el trabajo solo depende de los potenciales de los puntos inicial y final. El trabajo que hay que hacer desde fuera (sin variar la energía cinética) es . Se calcula el potencial en y en sumando las contribuciones de y .
2
Desarrollo
Distancias de cada carga a y a :Potencial en , por superposición:Por el mismo motivo, .
Trabajo necesario (realizado por una fuerza externa):El trabajo del campo, , también es nulo.
Interpretación: y están sobre el eje , que es la mediatriz del segmento que une dos cargas iguales y opuestas. Todos los puntos de esa recta equidistan de y de , así que en todos ellos el potencial es nulo: el eje es una línea equipotencial (), contenida en el plano mediador del segmento , que es la superficie equipotencial . Llevar una carga entre dos puntos del mismo potencial no cuesta energía, sea cual sea el camino (por ser conservativo el campo). Si se sigue el eje , la fuerza eléctrica es en todo momento perpendicular al desplazamiento (el campo del dipolo allí es paralelo al eje ).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)Trabajo necesario (realizado por una fuerza externa):El trabajo del campo, , también es nulo.
Interpretación: y están sobre el eje , que es la mediatriz del segmento que une dos cargas iguales y opuestas. Todos los puntos de esa recta equidistan de y de , así que en todos ellos el potencial es nulo: el eje es una línea equipotencial (), contenida en el plano mediador del segmento , que es la superficie equipotencial . Llevar una carga entre dos puntos del mismo potencial no cuesta energía, sea cual sea el camino (por ser conservativo el campo). Si se sigue el eje , la fuerza eléctrica es en todo momento perpendicular al desplazamiento (el campo del dipolo allí es paralelo al eje ).
3
Consejo
Antes de calcular, mira la geometría: si los dos puntos equidistan de cargas iguales y opuestas, el potencial es nulo y el trabajo también, sin hacer cuentas.
Que el trabajo sea nulo no significa que no haya campo: lo que no hay es diferencia de potencial.
Paso 1 de 3
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