Campo eléctrico uniforme

Cuando hablamos de un campo eléctrico uniforme nos vamos a referir a que el campo tiene la misma intensidad en todos los puntos del mismo.

Lo conseguimos cargando dos placas metálicas paralelas unidas a un circuito:

1

 

Entre estas dos placas cargadas eléctricamente con signos opuestos creamos un campo eléctrico.

La intensidad E en este campo es uniforme. Depende de dos variables que son:

1ª) La ΔV existente entre las dos placas.

2ª) La distancia de separación de las placas.

La intensidad E depende de estas dos variables de modo que a mayor ΔV mayor será la intensidad.

En cambio, cuanto mayor distancia de separación entre las placas (d), menor será la intensidad.

Lo representamos con la fórmula: 1

 

 

Dos observaciones antes de resolver unos problemas:

1

1

 

 

Para ir aclarando, asimilando y asentando conceptos que estamos estudiando vamos a resolver unos problemas (no dejes ninguno sin haber tratado de resolverlo):

Ejercicio 1:

Tenemos dos placas metálicas paralelas separadas por 5cm una en contacto con el ánodo (+) y la otra con el cátodo (-) de una pila de cuya diferencia de potencial es de 12V.

Dentro del campo eléctrico tenemos dos puntos A y B separados por una distancia de 2cm.

Responde a: 1) ¿cuánto vale la intensidad del campo eléctrico?

2) ¿cuánto vale la Fuerza sobre una carga de 2mC
situada en el punto B?

 

Respuestas:

1) 240V/m 

2) 0,00048N

 

Solución:

1

 

 

Ejercicio 2:

La carga eléctrica (no confundas con masa) de un electrón es de 1,6 x 10-19 C (le pondríamos el signo menos para distinguirlo de la carga del protón que tiene también esta carga eléctrica)y la intensidad entre las dos placas de 100V/cm.

¿Qué Fuerza recibe este electrón al pasar por el uniforme campo eléctrico?

 

Respuesta:

1,6 x 10-15N

 

Solución:

1

 

 

Ejercicio 3:

¿Qué intensidad hay en un campo eléctrico que se halla limitado por dos placas metálicas paralelas si sabemos que entre ellas existe una diferencia de potencial de 100V y se hallan separadas por una distancia de 2cm?

 

Respuesta:

5000N

 

Solución:

1

 

 

Ejercicio 4:

Observa bien la figura siguiente:

2

Se trata de la existencia de un campo eléctrico uniforme de 10V de diferencia de potencial entre las dos láminas metálicas.

Se trata de que calcules el Trabajo que realiza una carga de 2μC que se halla en el punto A para trasladarse hasta el punto B.

Recuerda lo que estudiaste en el Tema relativo al Trabajo.

 

Respuesta:

0 (cero).

 

Solución:

Sin referirnos a las líneas equipotenciales (son curvas que tienen la misma – equi – potencia – potencial) y ateniéndonos a lo estudiado en el Tema 3 vimos que cuando por causa de una Fuerza aplicada a un objeto, éste se mueve paralelamente a la componente horizontal de dicha Fuerza se produce un Trabajo:

1

 

Pero el Trabajo depende también del ángulo que forma la Fuerza con el desplazamiento. Si el ángulo que forman es de 0º, el Trabajo es máximo porque el cos α, es decir, el coseno de 0º vale 1.

Si el ángulo formado es de 90º, al ser coseno de 90º = 0 el producto de la fórmula de W = F . d . cos α vale 0 porque hay un factor que vale 0.

Si te fijas en el campo eléctrico entre las dos placas, el desplazamiento con la dirección de la línea de Fuerza forman un ángulo de 90º.

 

 

Ejercicio 5:

Entre dos placas metálicas paralelas horizontales separadas por una distancia de 3cm, existe una diferencia de potencial (d.d.p.) de 240V y un campo eléctrico uniforme:

1

 

Se pide:

1) ¿Cuánto vale la intensidad del campo eléctrico?

2) ¿Qué Fuerza actúa sobre una carga de 2 x 10-17 que se halla dentro de dicho campo?

 

Respuestas:

1) 8000N/C 

2) 1,6 x 10-13N

 

Solución:

1

 

 

Ejercicio 6:

En la siguiente figuratienes un campo eléctrico entre dos láminas metálicas cuya intensidad es de 2000V/m (ten en cuenta que E puedes expresar en newtons/culombios (N/C) y también en Voltios/m).

Calcula la distancia entre las dos láminas:

1

 

Respuesta:

11 cm.

 

Solución:

1

 

 

 

 

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