🔍
Escribe al menos 2 caracteres...
AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Campo eléctrico
Teoría
2018 · Ordinaria · Titular
2A-a
Examen

Una partícula cargada positivamente se mueve en la misma dirección y sentido de un campo eléctrico uniforme. Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

(i) ¿Se detendrá la partícula?; (ii) ¿se desplazará la partícula hacia donde aumenta su energía potencial?
Energía potencialDinámica de partículas cargadas
Partícula cargada positivamente moviéndose en la dirección del campo eléctrico

Una carga positiva q>0q > 0 se mueve en la misma dirección y sentido que el campo eléctrico uniforme E\vec{E}. La fuerza eléctrica que actúa sobre la partícula es:

F=qE\vec{F} = q\vec{E}

Como q>0q > 0 y la fuerza tiene el mismo sentido que E\vec{E}, la fuerza eléctrica actúa en la misma dirección y sentido que el movimiento de la partícula.

(i) ¿Se detendrá la partícula?

No, la partícula NO se detendrá. La fuerza eléctrica F=qE\vec{F} = q\vec{E} tiene el mismo sentido que la velocidad de la partícula, por lo que actúa como una fuerza aceleradora. Por el segundo principio de Newton, la partícula experimenta una aceleración en la misma dirección y sentido que su movimiento:

a=Fm=qEm>0a = \frac{F}{m} = \frac{qE}{m} > 0

La velocidad de la partícula aumenta progresivamente; en ningún momento se detiene.

(ii) ¿Se desplazará la partícula hacia donde aumenta su energía potencial eléctrica?

No, la partícula se desplaza hacia donde su energía potencial eléctrica DISMINUYE. La energía potencial eléctrica de una carga positiva es:

Ep=qVE_p = qV

El campo eléctrico apunta desde zonas de mayor potencial VV hacia zonas de menor potencial VV. Como la partícula se mueve en el sentido de E\vec{E}, se desplaza de mayor a menor potencial eléctrico VV, y por tanto su energía potencial Ep=qVE_p = qV disminuye.Esto es consistente con el principio de conservación de la energía mecánica: la energía potencial eléctrica que pierde la partícula se transforma en energía cinética, lo que explica que la partícula se acelere.

ΔEp+ΔEk=0    ΔEp<0    ΔEk>0\Delta E_p + \Delta E_k = 0 \implies \Delta E_p < 0 \;\Rightarrow\; \Delta E_k > 0

En conclusión: la partícula se mueve hacia la región de menor energía potencial eléctrica, ganando velocidad (energía cinética) a medida que avanza.