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Campo eléctrico entre dos cargas puntuales GIA

De Laplace

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Pedro (Discusión | contribuciones)
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Revisión de 10:42 1 mar 2011

1 Enunciado

Se tienen dos cargas puntuales q1 y q2 separadas por una distancia d. Determina el punto sobre la línea que las une en el que el campo eléctrico se anula para cada uno de estos casos

  1. q_1=q,\quad q_2=q.
  2. q_1=q,\quad q_2=-q.
  3. q_1=q,\quad q_2=-2q.
  4. q1 y q2 arbitrarios.

2 Solución

Vamos a hacer el caso general con valores arbitrarios de las cargas. Consideramos una carga q situada en una posición arbitraria del eje OX dada por la coordenada x1. El campo que produce en un punto Pcualquiera de ese eje es


\vec{E}(x) = \dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\dfrac{x_P-x_1}{|x_P-x_1|^3}\vec{\imath}
=
\left\{
\begin{array}{ll}
\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{(x_P-x_1)^2}\,\vec{\imath} & x_P>x_1 \\
& \\
-\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{(x_P-x_1)^2}\,\vec{\imath} & x_P<x_1 \\
\end{array}
\right.

Si q > 0 el campo apunta hacia la derecha a la derecha de la carga (xP > x1) y hacia la izquierda a la izquierda de la carga (xP < x1).

Si tenemos dos cargas, q1 y q2 situadas en los puntos del eje OX de coordenadas respectivas x1 y x2 respectivamente, el campo total en un punto P arbitrario del eje es la suma de los campos de las dos cargas. Para simplificar, vamos a situar el origen en la posición de la carga q1, (x1 = 0) y que la otra carga está a su derecha (x2 > 0). El campo de cada carga es


\vec{E}_1(x) = 
\left\{
\begin{array}{ll}
\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{x_P^2}\,\vec{\imath} & x_P>0 \\
& \\
-\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{x_P^2}\,\vec{\imath} & x_P<0 \\
\end{array}
\right.


\vec{E}_2(x) = 
\left\{
\begin{array}{ll}
\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{(x_P-x_2)^2}\,\vec{\imath} & x_P>x_2 \\
& \\
-\dfrac{q}{4\,\pi\,\varepsilon_0}\,\dfrac{1}{(x_P-x_2)^2}\,\vec{\imath} & x_P<x_2 \\
\end{array}
\right.

Hay que distinguir tres zonas en el eje eje, a la izquierda de q1, entre las dos cargas y a la derecha de q2. Estas tres zonas vienen dadas por (xP < 0), 0 < xP < x2 y xP > x2, respectivamente.

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