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   NO ME SALEN
   (APUNTES TEORICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   ELECTRICIDAD

 

 

1) Efectúe un dibujo cualitativo de las líneas de campo correspondientes a las siguientes distribuciones de carga:
a) Una carga positiva.
b) Dos cargas positivas del mismo valor, separadas una distancia d,

c) Un dipolo eléctrico,
d) Dos placas paralelas cargadas uniformemente con cargas de igual módulo y signos opuestos.

 

OK, te los hago. Las podrías encontrar en cualquier página de electricidad buscando en INTERNET como espectro, campo eléctrico, lo que sea... Voy a tratar de discutirlos un poco en cada caso. Al final viene el plato fuerte.

 

Una carga positiva. El espectro más sencillo. Se trata de líneas de campo rectas que salen de la carga hacia todos lados.

No te olvides que esta es una representación bidimensional. En realidad es un espectro tridimensional, como si fuese un cactus.

La orientación de las líneas de campo (saliendo de las cargas positivas y entrando a las negativas) es una convención. Pero a raíz de ello, a las cargas positivas de las llama fuentes.

 

Fijate que cuanto más alejadas de la fuente se hallan las líneas de campo menor es la "densidad de líneas por unidad de área" (o de volumen). Esa densidad de líneas es un indicativo de la intensidad del campo eléctrico.

 

El campo producido por una carga negativa tiene un aspecto muy parecido al de la carga positiva. La diferencia es la orientación de las líneas de campo, que "entran" en la carga.

Eso le valió el apodo de sumidero a las cargas negativas.

El lugar de la línea en la que se pone la flechita es arbitrario y no tiene ninguna importancia.

Las líneas de campo siempre nacen o mueren en una carga eléctrica.

 

Vamos al par de cargas positivas.

 

Fijate este detalle: las líneas de campo nunca se cruzan (eso vale para cualquier configuración de cargas, para cualquier espectro eléctrico).

Visto desde lejos, el campo es idéntico al de una carga positiva puntual y solitaria. Lejos es, por lo menos una distancia 10 veces mayor a la distancia de separación de las cargas.

 

Vamos al dipolo, o sea, una carga positiva y otra negativa.

 

Como ves, las líneas no se cruzan nunca. Las que aparecen cortadas es por falta de espacio... pero en teoría, todas son cerradas, en el sentido de que nacen en la carga positiva y mueren en la negativa.

Visto desde lejos este campo se anula, deja de existir. Obviamente, esto es en la práctica, y digamos que lejos es una distancia del dipolo de unas 10 veces la distancia que separa las cargas.

 
Vamos al caso de los planos cargados:  

Sin duda este es el campo más importante por su presencia en el electrónica y en la biología.

Como ves se trata de un campo uniforme y constante. En la representación oculté el "efecto borde" ya que en los bordes de los planos cargados el campo se deforma curvándose hacia afuera. Pero en casi todos los problemas de interés (ya sean biológicos o electrónicos) ese efecto no existe o bien se desprecia.

 

En los ejercicios suelen advertirte de esa práctica diciéndote "dos planos infinitos, cargados..."

Cómo se construyen las líneas de campo
Muy sencillo, te lo voy a mostar en el caso del dipolo, pero en cualquier configuración de cargas se procede de la misma manera.

 

Colocá una carga positiva pequeña, +q, en cualquier lugar de la cercanía del dipolo. Va a recibir una fuerza de repulsión, F1, de parte de Q1, y una fuerza de atracción, F2, de parte de Q2. Esas fuerzas no tienen por qué ser iguales ya que ni las cargas ni las distancias a las cargas tienen por qué ser iguales.

Si sobre la carga de prueba actúan dos fuerzas, con ellas podemos componer una resultante, FN. La dirección de esa resultante es tangente a la línea de campo en la posición ocupada por +q.

 
Dicho de otra manera: la fuerza que realiza un campo sobre una carga tiene la misma dirección y sentido que el campo eléctrico.  
Desafío: Construí un espectro para un dipolo en el que la carga positiva sea varias veces superior a la carga negativa.  
   
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización oct-11. Buenos Aires, Argentina.