Saltar al contenido principal
LibreTexts Español

2.2A: Carga puntual

  • Page ID
    131968
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

    \( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    ( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

    \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

    \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

    \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    \( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)

    \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)

    \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)

    \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)

    \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)

    \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)

    \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)

    \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    \( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}}      % arrow\)

    \( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}}      % arrow\)

    \( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)

    \( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)

    \( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)

    \( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)

    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)

    \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)

    Asignemos arbitrariamente el valor cero al potencial a una distancia infinita de una carga puntual\(Q\). “El” potencial a una\(r\) distancia de esta carga es entonces el trabajo requerido para mover una carga positiva unitaria desde el infinito a una distancia\(r\).

    A una distancia x de la carga, la intensidad de campo es\(\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 x^2}\). El trabajo requerido para mover un cargo unitario de\(x \text{ to }x + δx\) es\(-\frac{Q\,\delta x}{4\pi\epsilon_0 x^2}\). El trabajo requerido para mover la carga de la unidad de\(r\) hasta el infinito es\(-\frac{Q}{4\pi\epsilon_0}\int_r^{\infty}\frac{dx}{x^2}=-\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r}\). El trabajo requerido para mover la carga de la unidad desde el infinito hasta\(r\) es menos esto.

    Por lo tanto

    \[V=+\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r}.\label{2.2.1}\]

    La energía potencial mutua de dos cargas\(Q_1 \text{ and }Q_2\) separadas por una distancia\(r\) es el trabajo requerido para llevarlas a esta distancia aparte de una separación infinita original. Esto es

    \[P.E.=+\frac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon_0 r^2}\label{2.2.2}.\]

    Antes de continuar, un poco de revisión está en regla.

    Campo a una distancia\(r\) de una carga\(Q\):

    \[E=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2},\quad \quad \text{N C}^{-1} \text{ or } \text{V m}^{-1}\]

    o, en forma de vector,

    \[\textbf{E}=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2}\hat{\textbf{r}}=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^3}\textbf{r}. \quad \quad \text{N C}^{-1}\text{ or }\text{V m}^{-1}\]

    Fuerza entre dos cargas,\(Q_1 \text{ and }Q_2\):

    \[F=\frac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon r^2}.\quad \quad \text{N}\]

    Potencial a una\(r\) distancia de una carga\(Q\):

    \[V=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r}.\quad \quad \text{V}\]

    Energía potencial mutua entre dos cargas:

    \[\text{P.E.}=\frac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon_0 r}.\quad \quad \text{J}\]

    No podríamos equivocarnos con ninguno de estos, ¿verdad?


    This page titled 2.2A: Carga puntual is shared under a CC BY-NC 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Jeremy Tatum via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.