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Alambre

Storyboard

La geometría referida como un alambre se puede entender como un cilindro de altura infinita, en el cual la distancia al eje es mucho mayor que el radio del cilindro. En otras palabras, esto corresponde a un caso en el que el radio tiende a cero, convirtiéndose esencialmente en una línea de carga infinitamente delgada.

>Modelo

ID:(2073, 0)



Alambre

Storyboard

La geometría referida como un alambre se puede entender como un cilindro de altura infinita, en el cual la distancia al eje es mucho mayor que el radio del cilindro. En otras palabras, esto corresponde a un caso en el que el radio tiende a cero, convirtiéndose esencialmente en una línea de carga infinitamente delgada.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$E_{w1}$
E_w1
Campo eléctrico de un alambre infinito en 1
V/m
$E_{w2}$
E_w2
Campo eléctrico de un alambre infinito en 2
V/m
$Q$
Q
Carga
C
$q$
q
Carga de prueba
C
$\epsilon$
epsilon
Constante dieléctrica
-
$\lambda$
lambda
Densidad lineal de carga
C/m
$L$
L
Largo del conductor
m
$m$
m
Masa de la partícula
kg
$\varphi_1$
phi_1
Potencial eléctrico 1
V
$\varphi_2$
phi_2
Potencial eléctrico 2
V
$r_1$
r_1
Radio 1
m
$r_2$
r_2
Radio 2
m
$r_0$
r_0
Radio de referencia
m
$v_1$
v_1
Velocidad 1
m/s
$v_2$
v_2
Velocidad 2
m/s

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones

En el caso de una superficie gaussiana esf rica, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la direcci n de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando la carga ($Q$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$), se puede calcular integrando sobre la superficie en que campo eléctrico es constante ($dS$):

equation=3213

Con la superficie ($S$) para un cilindro de la distancia al eje ($r$) y el largo del conductor ($L$):

equation=10464

y la densidad lineal de carga ($\lambda$) que se calcula con la carga ($Q$)

equation=11459

Por ello se tiene que el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es:

equation

En el caso de una superficie gaussiana esf rica, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la direcci n de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando la carga ($Q$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$), se puede calcular integrando sobre la superficie en que campo eléctrico es constante ($dS$):

equation=3213

Con la superficie ($S$) para un cilindro de la distancia al eje ($r$) y el largo del conductor ($L$):

equation=10464

y la densidad lineal de carga ($\lambda$) que se calcula con la carga ($Q$)

equation=11459

Por ello se tiene que el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es:

equation

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) se obtiene a trav s de la integraci n radial de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$), desde el radio de referencia ($r_0$) hasta la distancia al eje ($r$), resultando en la siguiente ecuaci n:

equation=15814

Adem s, para las variables la carga ($Q$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), el valor de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) se expresa como:

equation=11444

Esto implica que al realizar la integraci n

$\varphi_w = -\displaystyle\int_{r_0}^r du \displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon u }= -\displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon } \ln\left(\displaystyle\frac{ r }{ r_0 }\right)$



se obtiene la siguiente ecuaci n:

equation

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) se obtiene a trav s de la integraci n radial de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$), desde el radio de referencia ($r_0$) hasta la distancia al eje ($r$), resultando en la siguiente ecuaci n:

equation=15814

Adem s, para las variables la carga ($Q$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), el valor de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) se expresa como:

equation=11444

Esto implica que al realizar la integraci n

$\varphi_w = -\displaystyle\int_{r_0}^r du \displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon u }= -\displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon } \ln\left(\displaystyle\frac{ r }{ r_0 }\right)$



se obtiene la siguiente ecuaci n:

equation


Ejemplos


mechanisms

En el caso de una superficie gaussiana esf rica, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la direcci n de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando la carga ($Q$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$), se puede calcular integrando sobre la superficie en que campo eléctrico es constante ($dS$):

equation=3213

Con la superficie ($S$) para un cilindro de la distancia al eje ($r$) y el largo del conductor ($L$):

equation=10464

lo que se muestra en la grafica

image

y la densidad lineal de carga ($\lambda$) que se calcula con la carga ($Q$)

equation=11459

Por ello se tiene que el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es:

equation=11444

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) se obtiene a trav s de la integraci n radial de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$), desde el radio de referencia ($r_0$) hasta la distancia al eje ($r$), resultando en la siguiente ecuaci n:

equation=15814

Adem s, para las variables la carga ($Q$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), el valor de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) se expresa como:

equation=11444

Esto implica que al realizar la integraci n

$\varphi_w = -\displaystyle\int_{r_0}^r du \displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon u }= -\displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon } \ln\left(\displaystyle\frac{ r }{ r_0 }\right)$



se obtiene la siguiente ecuaci n:

equation=15813

Como se ilustra en la siguiente gr fica:

image

el campo en dos puntos debe poseer la misma energ a. Por lo tanto, las variables la carga ($Q$), la masa de la partícula ($m$), la velocidad 1 ($v_1$), la velocidad 2 ($v_2$), y el potencial eléctrico 1 ($\varphi_1$) seg n la ecuaci n:

equation=15813,1

y el potencial eléctrico 2 ($\varphi_2$), seg n la ecuaci n:

equation=15813,2

deben satisfacer la relaci n siguiente:

equation=11596


model

El campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es una funci n de la densidad lineal de carga ($\lambda$), la distancia al eje ($r$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y se calcula mediante:

kyon

La densidad lineal de carga ($\lambda$) se calcula como la carga ($Q$) dividida el largo del conductor ($L$):

kyon

El campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es una funci n de la densidad lineal de carga ($\lambda$), la distancia al eje ($r$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y se calcula mediante:

kyon

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) es con el pi ($\pi$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$), la densidad lineal de carga ($\lambda$), la distancia al eje ($r$) y el radio de referencia ($r_0$) es igual a:

kyon

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) es con el pi ($\pi$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$), la densidad lineal de carga ($\lambda$), la distancia al eje ($r$) y el radio de referencia ($r_0$) es igual a:

kyon

Los potenciales el ctricos, que representan la energ a potencial por unidad de carga, influyen en c mo var a la velocidad de una part cula. Por consiguiente, la conservaci n de la energ a entre dos puntos implica que, en presencia de las variables la carga ($q$), la masa de la partícula ($m$), la velocidad 1 ($v_1$), la velocidad 2 ($v_2$), el potencial eléctrico 1 ($\varphi_1$) y el potencial eléctrico 2 ($\varphi_2$), se debe cumplir la siguiente relaci n:

kyon


>Modelo

ID:(2073, 0)



Mecanismos

Definición


ID:(15792, 0)



Partícula en campo eléctrico de un alambre

Imagen

En el caso de una superficie gaussiana esférica, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la dirección de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando la carga ($Q$), la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$), se puede calcular integrando sobre la superficie en que campo eléctrico es constante ($dS$):



Con la superficie ($S$) para un cilindro de la distancia al eje ($r$) y el largo del conductor ($L$):

$ S =2 \pi r h $



lo que se muestra en la grafica



y la densidad lineal de carga ($\lambda$) que se calcula con la carga ($Q$)



Por ello se tiene que el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) es:

ID:(11837, 0)



Partícula en potencial eléctrico de un alambre

Nota

El potencial eléctrico, alambre infinito ($\varphi_w$) se obtiene a través de la integración radial de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$), desde el radio de referencia ($r_0$) hasta la distancia al eje ($r$), resultando en la siguiente ecuación:



Además, para las variables la carga ($Q$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), el valor de el campo eléctrico de un alambre infinito ($E_w$) se expresa como:



Esto implica que al realizar la integración

$\varphi_w = -\displaystyle\int_{r_0}^r du \displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon u }= -\displaystyle\frac{ \lambda }{ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon } \ln\left(\displaystyle\frac{ r }{ r_0 }\right)$



se obtiene la siguiente ecuación:



Como se ilustra en la siguiente gráfica:



el campo en dos puntos debe poseer la misma energía. Por lo tanto, las variables la carga ($Q$), la masa de la partícula ($m$), la velocidad 1 ($v_1$), la velocidad 2 ($v_2$), y el potencial eléctrico 1 ($\varphi_1$) según la ecuación:



y el potencial eléctrico 2 ($\varphi_2$), según la ecuación:



deben satisfacer la relación siguiente:

ID:(11844, 0)



Modelo

Cita


ID:(15802, 0)