Dipolo eléctrico: superposición de dos cargas opuestas
1 · Predecir
Una carga positiva y una carga negativa de igual magnitud se encuentran a una distancia fija entre sí. En el punto medio entre ellas, ¿sus campos se cancelan o se suman?
- Los campos se cancelan exactamente en el punto medio.
- Los campos son perpendiculares entre sí y no se suman ni cancelan simplemente.
- Los campos se suman: ambas cargas empujan/tiran de una carga de prueba en la misma dirección en el punto medio.
2 · Configurar
- Abra el ajuste preestablecido dipole y presione Restablecer. Las cargas son ±3 nC.
- Habilite la lectura de intensidad de campo en el punto medio.
- Establezca la distancia de media separación entre cada carga y el punto medio de cada prueba y registre allí la intensidad del campo.
3 · Recopilar datos
| Media separación s (m) | Intensidad de campo en el punto medio E (N/C) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 1.60 | |
| 2.50 |
Grafique la intensidad de campo E (eje y) frente a 1/s² (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule E = 2kq/s² usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Compare con la tabla.
- Explique por qué aparece el factor de 2 : en el punto medio, el campo exterior de la carga positiva y el campo interior de la carga negativa apuntan en la misma dirección, por lo que sus magnitudes se suman en lugar de cancelarse.
5 · Ampliar
- Lejos de un dipolo (distancia mucho mayor que la separación), el campo cae incluso más rápido que 1/r² (más cerca de 1/r³) porque los campos de las dos cargas casi se cancelan. Explique por qué una cancelación casi perfecta a gran distancia haría que el campo fuera más débil que el de una carga puntual única.
- Las moléculas de agua se comportan como pequeños dipolos eléctricos (un lado ligeramente positivo y el otro ligeramente negativo). Explique por qué esta naturaleza dipolar ayuda al agua a disolver compuestos iónicos como la sal.
La física detrás de este experimento
Superposición en el punto medio de un dipolo
El campo neto de dos cargas es la suma vectorial del campo individual de cada una (superposición). En el punto medio de un dipolo, el campo de la carga positiva apunta en dirección opuesta a él y el campo de la carga negativa apunta hacia él (ambos en la misma dirección), por lo que suman: E = 2kq/s².
Electromagnetismo
- Ley de Coulomb: el campo alrededor de una carga puntual
- Campo de una línea de carga finita
- Condensador de placas paralelas: carga y almacenamiento de energía
- Una esfera cargada aislada
- Un condensador real que coincide con un componente del circuito
- La fuerza de Lorentz: una carga en movimiento en un campo magnético
- Campo magnético de un cable portador de corriente
- Campo magnético dentro de un solenoide
- Ley de Faraday: FEM de un campo cambiante
- Ley de Faraday: FEM de un área cambiante
- Ley de Faraday: tanto el campo como el área cambian a la vez
- Impedancia RLC frente a frecuencia de accionamiento: encontrar resonancia