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Campo eléctrico y potencial eléctrico

EJEMPLO

El campo eléctrico generado por dos placas parale- El valor de la fuerza del electrón es:
las es E 5 2,0 3 10 N/C, y la distancia entre ellas es Fe 5 q ? E
4
d 5 5,0 mm. Si un electrón se deja libre y en reposo, 219 4
cerca de la placa negativa, determinar: Fe 5 (1,6 3 10 215 C)(2,0 3 10 N/C)
a. La norma, la dirección y el sentido de la fuerza 5 3,2 3 10 N
eléctrica que actúa sobre el electrón, si su valor es La fuerza eléctrica que actúa sobre el electrón
q 5 1,6 3 10 219 C es 3,2 3 10 215 N
e
b. La diferencia de potencial entre las placas. b. La diferencia de potencial entre las placas es:

Solución: DV 5 E ? d
4
23
a. Como el electrón tiene carga negativa, la fuerza DV 5 (2,0 3 10 N/C)(5 3 10 m)
2
que actúa sobre él tiene la misma dirección, pero DV 5 1,0 3 10 V Al calcular
sentido contrario al del campo eléctrico, es decir, La diferencia de potencial entre las placas es
la fuerza está dirigida de la placa negativa hacia la 100 V.
positiva.

2.4 Algunas aplicaciones electrostáticas

2.4.1 Blindaje electrostático

Cuando un conductor electrizado se encuentra en equilibrio electrostático,
el campo eléctrico es nulo en todos los puntos internos. Si dicho conductor
presenta una cavidad interna, las cargas eléctricas se reorganizan rápida-
mente en la superficie externa del conductor, con el fin de anular el campo
eléctrico en todos los puntos internos. De esta manera, en la cavidad del
conductor los efectos electrostáticos no se encuentran presentes, debido a la
nulidad del campo eléctrico y a la distribución de las cargas eléctricas en la
superficie externa del conductor.
Los conductores huecos se emplean para proteger artefactos de los efectos
eléctricos; para ello, se encierran dentro de una cubierta metálica, de modo
que se produce un blindaje electrostático. Experimentalmente, este fenó-
meno se puede comprobar por medio de la jaula de Faraday.

2.4.2 El generador de Van der Graff

El generador es una máquina electrostática creada por el físico norteameri-
cano Robert Van der Graff en 1930. Este aparato consiste en una banda de
caucho que pasa por dos poleas, una de las cuales se encuentra impulsada
por un motor que le imprime rotación (figura 13). La otra polea se encuentra
ubicada en el interior de una esfera metálica grande y hueca, sostenida por
Correa
un soporte aislante y cilíndrico. Al moverse, la banda de caucho es electri-
zada por un conjunto de agujas metálicas parecidas a las de un cepillo, las
cuales mantienen un potencial negativo con relación a la tierra. La descarga
a través de las puntas suministra continuamente electrones sobre la banda,
los cuales se depositan en la esfera. Como la esfera es un conductor hueco,
las cargas se distribuyen sobre la superficie exterior de la misma, y se van
acumulando hasta alcanzar el valor de la rigidez dieléctrica del aire. El ge-
nerador de Van der Graff es empleado para acelerar partículas subatómicas
Figura 13. Máquina electrostática
de Robert Van der Graff. en los laboratorios de investigación.

170 © Santillana

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