Question

porque tanto el campo eléctrico como el potencial electrónico pueden ser positivos, negativos y nulos ?​

Answer 1

Respuesta:

• Electrostática            
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• Para el profesor        
• Conceptos              
• El campo eléctrico no es constante a lo largo de una línea equipotencial. Que el campo sea cero no implica que el potencial sea nulo en este punto. Las líneas equipotenciales son parecidas a les curvas de nivel de un mapa topográfico. En lugar de representar alturas o profundidades en ralación al nivel del mar representan alturas eléctricas (potenciales eléctricos) respeto una altura cero situada en el infinito. De este modo podemos intentar imaginarnos las líneas equipotencials con relieve: las cargas negativas estarían situadas en pozos de potencial y en cambio las positivas estarían en montañas de potencial. Eso se visualiza perfectamente con la opciónEquipotenciales 3D. No es preciso decir que es interesante mostrar los mismos ejemplos que hemos trabajado con las líneas de fuerza: Una sola carga: Circunferencias concéntricas. Un dipolo: Líneas curvas cerradas alrededor de cada carga, de potencial positivo cerca de la carga positiva y viceversa. Dos cargas del mismo signo: Líneas curvas cerradas pero el potencial siempre es positivo o negativo según el signo de la carga. Un condensador: En el interior del condensador las líneas equipotenciales son prácticamente paralelas a las placas y la diferencia de potencial se mantiene muy constante (líneas separadas regularmente). Una circunferencia: Tanto en el interior como en el exterior, las líneas son circunferencias concéntricas, tal y como si todas las cargas las concentrásemos en el centro (carga puntual).
• Equipotenciales 3D
• Con la vista en tres dimensiones del potencial eléctrico el alumno mejorará el aprendizaje del concepto (siempre abstracto) de esta magnitud.
• Por ello es importante que el profesor explique el paralelismo que hay entre el potencial eléctrico y la altura.
• Cualquier objeto sabemos, por experiencia, que tiende a disminuir de altura en el campo gravitatorio. Las masas se mueven siempre hacia potenciales bajos. Podemos asociar pues el potencial eléctrico a altura.
• Si existiesen masas negativas subirían en lugar de caer: si dejásemos caer un balón de masa negativa ésta aceleraría hacia lo alto (g = +9,8 m/s2). Sería una gran solución al problema del transporte!  Podemos trabajar también la relación entre el campo y el potencial (E = -grad V). Simplificando un poco, el campo es (menos) la variación del potencial, o sea el campo eléctrico es proporcional a la pendiente de la superficie 3D del potencial, siempre tiene la dirección de la máxima pendiente y el sentido hacia abajo. De este modo podemos evaluar la magnitud del campo en diferentes puntos y situaciones: Una carga positiva: Cuando más lejos de la carga más suave es la pendiente, por tanto el campo disminuye con la distancia. La pendiente (campo eléctrico) tiende a cero cuando la distancia se hace muy grande.
• Una carga negativa: La pendiente siempre va hacia la carga, por tanto éste es el sentido del campo. Dipolo: Entre las dos cargas de signo contrario la pendiente baja desde la carga positiva hasta la negativa, el campo eléctrico tiene por tanto este sentido. Es interesante observar que no hay ningún punto entre las dos cargas donde el campo sea nulo (pendiente cero). Dos cargas positivas: La superficie de potencial eléctrico semeja dos montañas (de alturas proporcionales a los valores de les cargas). En tal caso podemos ver que en un punto entre las dos cargas el campo eléctrico es cero, éste posición coincide justo en el "collado" entre las dos montañas, donde la pendiente es horizontal. También es interesante observar que este punto es más próximo a la carga de valor más pequeño. Relación entre las líneas de fuerza y las equipotenciales  Es importante tener presente que podemos dibujar simultáneamente las líneas equipotenciales y/o las líneas de fuerza y/o el vector campo eléctrico de diferentes puntos. De este modo podemos comprobar gráficamente la relación que hay entre las líneas equipotenciales y las líneas de fuerza. Teniendo en cuenta que el campo eléctrico es igual al gradiente del potencial eléctrico pero cambiado de signo, podemos comprobar que: Las líneas equipotenciales siempre son perpendiculares a las líneas de fuerza. El campo eléctrico siempre va en la dirección de máxima variación (negativa) del potencial. El sentido del campo es el de la disminución del potencial. La intensidad del campo es proporcional a la variación de potencial con el espacio (el campo eléctrico es más intenso en las zonas donde las líneas equipotenciales están más juntas).

Explicación: