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Dos placa con cargas opuestas

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La geometría conocida como placas paralelas se puede describir como dos planos infinitos que está cargado eléctricamente con cargas iguales y opuestas.

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ID:(2076, 0)



Mecanismos

Iframe

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Código
Concepto

Mecanismos

ID:(15795, 0)



Partícula en campo eléctrico de dos placas infinita

Concepto

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En el caso de una superficie gaussiana plana, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la dirección de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando las variables 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 ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



lo que se muestra en la grafica



Además, la densidad de carga por área ($\sigma$) se calcula utilizando la superficie ($S$) y la carga ($Q$) según la siguiente ecuación:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$



Por lo tanto, se concluye que el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) es:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

ID:(11836, 0)



Partícula en potencial eléctrico de dos placas infinita

Concepto

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El potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) en relación con el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) y la posición en el eje z ($z$) se expresa como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De manera similar, el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) en relación con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la densidad de carga por área ($\sigma$) se define como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando desde el origen, obtenemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Por lo tanto, el potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) resulta en:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $



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:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $



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

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $



deben satisfacer la relación siguiente:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

ID:(11843, 0)



Modelo

Top

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Parámetros

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$S$
S
Área del conductor
m^2
$\epsilon_0$
epsilon_0
Constante de campo eléctrico
C^2/m^2N
$\epsilon$
epsilon
Constante dieléctrica
-
$\sigma$
sigma
Densidad de carga por área
C/m^2
$m$
m
Masa de la partícula
kg

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$E_d$
E_d
Campo eléctrico, dos placas infinitas
V/m
$Q$
Q
Carga
C
$q$
q
Carga de prueba
C
$z_1$
z_1
Posición en 1
m
$z_2$
z_2
Posición en 2
m
$\varphi_1$
phi_1
Potencial eléctrico 1
V
$\varphi_2$
phi_2
Potencial eléctrico 2
V
$v_1$
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

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Variable Dado Calcule Objetivo : Ecuación A utilizar




Ecuaciones

#
Ecuación

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

E_d = sigma /( epsilon_0 * epsilon )


$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

m * v_1 ^2/2 + q * phi_1 = m * v_2 ^2/2 + q * phi_2


$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $

phi_d =- sigma * z /( epsilon * epsilon_0 )


$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $

phi_d =- sigma * z /( epsilon * epsilon_0 )


$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$

sigma = Q / S

ID:(15805, 0)



Densidad superficial de carga

Ecuación

>Top, >Modelo


La densidad superficial de carga se calcula dividiendo la carga total por el área de la superficie. Por lo tanto, la relación entre la densidad de carga por área ($\sigma$) y la carga ($Q$) con la área del conductor ($S$) se establece como:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$

$S$
Área del conductor
$m^2$
8540
$Q$
Carga
$C$
5459
$\sigma$
Densidad de carga por área
$C/m^2$
8536

ID:(11460, 0)



Dos placa infinita con cargas opuestas

Ecuación

>Top, >Modelo


El campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) es con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la densidad de carga por área ($\sigma$) es igual a:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

$E_d$
Campo eléctrico, dos placas infinitas
$V/m$
8534
$\epsilon_0$
Constante de campo eléctrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dieléctrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidad de carga por área
$C/m^2$
8536

En el caso de una superficie gaussiana plana, el campo eléctrico ($\vec{E}$) es constante en la dirección de el versor normal a la sección ($\hat{n}$). Por lo tanto, utilizando las variables 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 ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



Además, la densidad de carga por área ($\sigma$) se calcula utilizando la superficie ($S$) y la carga ($Q$) según la siguiente ecuación:

$ \sigma = \displaystyle\frac{ Q }{ S }$



Por lo tanto, se concluye que el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) es:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$

ID:(11449, 0)



Calculo de potencial eléctrico, doble placas (1)

Ecuación

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El potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) es con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$), la densidad de carga por área ($\sigma$) y la posición en el eje z ($z$) es igual a:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_1 $

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

$\epsilon_0$
Constante de campo eléctrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dieléctrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidad de carga por área
$C/m^2$
8536
$z$
$z_1$
Posición en 1
$m$
10395
$\varphi_d$
$\varphi_1$
Potencial eléctrico 1
$V$
10392

El potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) en relación con el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) y la posición en el eje z ($z$) se expresa como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De manera similar, el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) en relación con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la densidad de carga por área ($\sigma$) se define como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando desde el origen, obtenemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Por lo tanto, el potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) resulta en:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

ID:(11587, 1)



Calculo de potencial eléctrico, doble placas (2)

Ecuación

>Top, >Modelo


El potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) es con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$), la densidad de carga por área ($\sigma$) y la posición en el eje z ($z$) es igual a:

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z_2 $

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

$\epsilon_0$
Constante de campo eléctrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$
5462
$\epsilon$
Constante dieléctrica
$-$
5463
$\sigma$
Densidad de carga por área
$C/m^2$
8536
$z$
$z_2$
Posición en 2
$m$
10396
$\varphi_d$
$\varphi_2$
Potencial eléctrico 2
$V$
10393

El potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) en relación con el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) y la posición en el eje z ($z$) se expresa como:

$ \varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du\,E_d$



De manera similar, el campo eléctrico, dos placas infinitas ($E_d$) en relación con la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la densidad de carga por área ($\sigma$) se define como:

$ E_d =\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }$



Integrando desde el origen, obtenemos:

$\varphi_d = -\displaystyle\int_0^z du \displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon }= -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z$



Por lo tanto, el potencial eléctrico, dos placas infinitas ($\varphi_d$) resulta en:

$ \varphi_d = -\displaystyle\frac{ \sigma }{ \epsilon_0 \epsilon } z $

ID:(11587, 2)



Energía de una partícula

Ecuación

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Los potenciales eléctricos, que representan la energía potencial por unidad de carga, influyen en cómo varía la velocidad de una partícula. Por consiguiente, la conservación de la energía 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 relación:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $

$q$
Carga de prueba
$C$
8746
$m$
Masa de la partícula
$kg$
5516
$\varphi_1$
Potencial eléctrico 1
$V$
10392
$\varphi_2$
Potencial eléctrico 2
$V$
10393
$v_1$
Velocidad 1
$m/s$
8562
$v_2$
Velocidad 2
$m/s$
8563

ID:(11596, 0)