FísicaFácil2 pts
Campo y potencial eléctrico
Extremadura · 2024 · Julio
Enunciado
(2 puntos) Indica si es cierta o falsa la siguiente afirmación, razonando la respuesta: «El plano mediatriz de un dipolo eléctrico es equipotencial de valor 0».
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Resultado
Cierta: cada punto del plano mediatriz equidista de y , así que en todo el plano (con ), aunque el campo allí no se anula.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
Un dipolo eléctrico son dos cargas iguales y de signo contrario, y , separadas una distancia . El potencial es un escalar: en cada punto se suman los potenciales de las dos cargas. Todos los puntos del plano mediatriz están a la misma distancia de las dos cargas, así que los dos sumandos son iguales y opuestos.
2
Desarrollo
La afirmación es CIERTA (tomando, como siempre, el origen de potenciales en el infinito).
El plano mediatriz del dipolo es el plano perpendicular al segmento que une las cargas y que pasa por su punto medio. Todo punto de ese plano está a la misma distancia de y de .
Por el principio de superposición, el potencial en es la suma (escalar) de los potenciales de las dos cargas:Esto vale para cualquier punto del plano, sea cual sea su distancia a las cargas, de modo que todos los puntos del plano tienen el mismo potencial, : el plano mediatriz es una superficie equipotencial de valor cero.
Coherencia con el campo. En el plano mediatriz el campo no es nulo: los campos de y tienen el mismo módulo, , y sus componentes perpendiculares al eje del dipolo se anulan, pero las paralelas al eje se suman. El campo resultante es paralelo al eje del dipolo y apunta de hacia , es decir, perpendicular al plano, como debe ocurrir en toda superficie equipotencial (las líneas de campo cortan a las equipotenciales en ángulo recto).
Consecuencia. Llevar una carga de un punto a otro del plano mediatriz no cuesta trabajo:Además, ese potencial es el mismo que en el infinito, así que traer una carga desde el infinito hasta cualquier punto del plano tampoco cuesta trabajo en total.
El plano mediatriz del dipolo es el plano perpendicular al segmento que une las cargas y que pasa por su punto medio. Todo punto de ese plano está a la misma distancia de y de .
Por el principio de superposición, el potencial en es la suma (escalar) de los potenciales de las dos cargas:Esto vale para cualquier punto del plano, sea cual sea su distancia a las cargas, de modo que todos los puntos del plano tienen el mismo potencial, : el plano mediatriz es una superficie equipotencial de valor cero.
Coherencia con el campo. En el plano mediatriz el campo no es nulo: los campos de y tienen el mismo módulo, , y sus componentes perpendiculares al eje del dipolo se anulan, pero las paralelas al eje se suman. El campo resultante es paralelo al eje del dipolo y apunta de hacia , es decir, perpendicular al plano, como debe ocurrir en toda superficie equipotencial (las líneas de campo cortan a las equipotenciales en ángulo recto).
Consecuencia. Llevar una carga de un punto a otro del plano mediatriz no cuesta trabajo:Además, ese potencial es el mismo que en el infinito, así que traer una carga desde el infinito hasta cualquier punto del plano tampoco cuesta trabajo en total.
3
Consejo
Que no significa que : en la mediatriz del dipolo el potencial es nulo y el campo no, porque el potencial se suma como escalar y el campo como vector.
En un «cierto o falso», escribe el veredicto en la primera línea y justifícalo con la cuenta: aquí bastan dos sumandos iguales y de signo contrario.
Paso 1 de 3
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