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Potencial eléctrico de un segmento cargado

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Solución)
(Potencial eléctrico)
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Empleando de nuevo el cambio de variable
Empleando de nuevo el cambio de variable
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<center><math>z'-z=\sqrt{x^2+y^2}\tan\alpha</math>{{qquad}}{{qquad}}
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<math>\mathrm{d}z'=\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{\cos^2\alpha}\,\mathrm{d}\alpha</math></center>
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nos queda ahora
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<center><math>\phi= \frac{\lambda}{4\pi\varepsilon_0}\int_{\alpha_1}^{\alpha_2}\frac{\mathrm{d}\alpha}{\cos\alpha}</math></center>
===Superficies equipotenciales===
===Superficies equipotenciales===
[[Categoría:Problemas de electrostática en el vacío]]
[[Categoría:Problemas de electrostática en el vacío]]

Revisión de 17:46 30 nov 2008

Contenido

1 Enunciado

Sea un segmento rectilíneo de longitud L, sobre el cual existe una densidad de carga uniforme λ.

  1. Halle el potencial que produce en un punto cualquiera del espacio.
  2. Demuestre que las equipotenciales son elipsoides con focos los extremos del segmento.

2 Solución

2.1 Potencial eléctrico

El cálculo del potencial eléctrico debido a un segmento es algo más complicado que el del campo eléctrico, pese a que la integral es aparentemente más simple. Para hallar el potencial por integración directa, debemos resolver la integral

\phi(\mathbf{r})=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int \frac{\lambda(\mathbf{r'})}{|\mathbf{r}-\mathbf{r}'|}\mathrm{d}l'

En nuestro caso, empleando los mismos ejes y las mismas variables que para el cálculo del campo eléctrico, nos queda

\phi(\mathbf{r})=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\int_{-L/2}^{L/2} \frac{\lambda}{\sqrt{x^2+y^2+(z-z')^2}}\mathrm{d}z'

Empleando de nuevo el cambio de variable

z'-z=\sqrt{x^2+y^2}\tan\alpha         \mathrm{d}z'=\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{\cos^2\alpha}\,\mathrm{d}\alpha

nos queda ahora

\phi= \frac{\lambda}{4\pi\varepsilon_0}\int_{\alpha_1}^{\alpha_2}\frac{\mathrm{d}\alpha}{\cos\alpha}

2.2 Superficies equipotenciales

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