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Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos
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Cuando las partículas poseen carga eléctrica, además de la agitación térmica pueden experimentar fuerzas producidas por campos eléctricos. Estas fuerzas generan un desplazamiento dirigido conocido como deriva eléctrica, en el cual las partículas adquieren una velocidad promedio proporcional a la intensidad del campo aplicado. El movimiento resultante depende tanto de la fuerza eléctrica que impulsa las partículas como de la resistencia viscosa del medio que se opone a su desplazamiento. Este mecanismo constituye la base física del transporte iónico, la conducción eléctrica y numerosos procesos electroquímicos y biológicos.
ID:(782, 'ky')
Fuerza del Campo Eléctrico
Descripción
Conceptualmente, el campo eléctrico puede entenderse como una forma de almacenar energía y dirección en el espacio. La carga eléctrica siente ese campo y responde moviéndose bajo la acción de la fuerza resultante.
La fuerza del campo eléctrico corresponde a la fuerza que experimenta una partícula cargada cuando se encuentra dentro de un campo eléctrico. Esta fuerza puede expresarse como:
 $F_x = q \cdot E_x$
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donde Fuerza ($F_x$), Carga eléctrica de la partícula ($q$) y Campo eléctrico ($E_x$).
La ecuación muestra que cuanto mayor sea el campo eléctrico, mayor será la fuerza ejercida sobre la partícula. Del mismo modo, partículas con cargas más grandes experimentan fuerzas más intensas. El signo de la carga determina además la dirección del movimiento: las cargas positivas son aceleradas en la dirección del campo eléctrico, mientras que las negativas son impulsadas en sentido contrario.
ID:(16280, 'gm')
Distancia entre dos Puntos
Descripción
Se definen dos puntos y un volumen asociado a cada uno de ellos, dentro del cual se determina la concentración de partículas.
Distancia entre dos puntos.
Posteriormente se calcula Distancia entre dos puntos ($\Delta x$) como la diferencia entre Posición de 2 ($x_2$) y Posición de 1 ($x_1$):
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$\Delta x = x_2 - x_1$
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ID:(15300, 'gm')
Diferencia de Potencial eléctrico
Descripción
Se mide el potencial eléctrico en cada punto y posteriormente se determina la diferencia entre ambos potenciales:
Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
Diferencia de Potencial eléctrico ($\Delta V$) se obtiene restando Potencial eléctrico en 1 ($V_1$) de Potencial eléctrico en 2 ($V_2$):
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$\Delta V = V_2 - V_1$
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ID:(15359, 'gm')
Campo Eléctrico
Descripción
El potencial eléctrico, en cambio, representa energía potencial eléctrica por unidad de carga. Mientras el campo eléctrico describe fuerzas locales, el potencial describe cómo está distribuida la energía eléctrica en el espacio.
El campo eléctrico aparece precisamente cuando el potencial cambia de un punto a otro. Si existe una diferencia de potencial espacial, las cargas tenderán a moverse hacia regiones de menor energía potencial. Matemáticamente, el campo corresponde a la rapidez con que cambia el potencial en el espacio, es decir, a su derivada espacial:
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$E_x = - \displaystyle\frac{ dV }{ dx }$
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El signo negativo indica que el campo apunta hacia donde el potencial disminuye más rápidamente. En otras palabras, las cargas positivas son empujadas espontáneamente cuesta abajo en el paisaje de potencial eléctrico.
ID:(16281, 'gm')
Movilidad eléctrica
Descripción
La movilidad eléctrica describe qué tan fácilmente una partícula cargada puede desplazarse a través de un medio cuando actúa un campo eléctrico. Representa la capacidad del ion o partícula para responder al empuje eléctrico considerando simultáneamente la resistencia viscosa del entorno.
Conceptualmente, una carga inmersa en un fluido experimenta dos efectos opuestos. El campo eléctrico intenta acelerarla, mientras que la viscosidad del medio genera una fuerza de fricción que se opone al movimiento. Después de un breve intervalo, ambas fuerzas se equilibran y la partícula alcanza una velocidad promedio constante llamada velocidad de deriva.
La movilidad indica precisamente cuánta velocidad adquiere la partícula por cada unidad de campo eléctrico aplicado.
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$v_x = \mu_q \cdot E_x$
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donde Velocidad relativa entre la partícula y el medio ($v_x$), Movilidad eléctrica ($\mu_q$) y Campo eléctrico ($E_x$). Si el campo aumenta, la fuerza sobre la carga también aumenta y la partícula se desplaza más rápidamente. Del mismo modo, partículas con mayor movilidad responden más eficientemente al campo y alcanzan velocidades mayores.
ID:(16282, 'gm')
Flujo de Particulas
Descripción
El flujo de partículas corresponde a la cantidad de partículas que atraviesa una superficie perpendicular a la dirección del movimiento por unidad de tiempo y por unidad de área. Para calcularlo, se considera que la Concentración ($C$) representa el número de partículas por unidad de volumen. Si las partículas se desplazan con una Velocidad relativa entre la partícula y el medio ($v_x$), entonces durante un intervalo de tiempo $\Delta t$ recorrerán una distancia $v \Delta t$.
Si se considera una superficie $S$ perpendicular al movimiento, el volumen barrido durante ese intervalo será $S \cdot v \cdot \Delta t$. Como cada unidad de volumen contiene $C$ partículas, el número total de partículas que atravesará la superficie será:
$\Delta N = C \cdot S \cdot v \cdot \Delta t$
Por ello, el flujo de partículas puede expresarse como:
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$J_x = C \cdot v_x$
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con Flujo de Partículas por Difusión ($J_x$), Concentración ($C$) y Velocidad relativa entre la partícula y el medio ($v_x$).
ID:(16290, 'gm')
Flujo de Partículas por campo Eléctrico
Descripción
Si las partículas poseen una Carga eléctrica de la partícula ($q$) y se encuentran en presencia de un Campo eléctrico ($E_x$) experimentan una Fuerza ($F_x$).
Esta fuerza acelera las partículas en la dirección del campo si la carga es positiva, o en sentido contrario si es negativa. Sin embargo, debido a las colisiones y a la viscosidad efectiva del medio, las partículas no continúan acelerándose indefinidamente, sino que alcanzan una Velocidad relativa entre la partícula y el medio ($v_x$).
Si la Concentración ($C$), entonces el Flujo de Partículas por Campo Eléctrico ($\vec{J}$) corresponde al número de partículas que atraviesa una superficie perpendicular al movimiento por unidad de tiempo y por unidad de área. Este flujo puede expresarse como:
La velocidad de deriva depende de qué tan fácilmente las partículas responden al Campo eléctrico ($E_x$). Esta propiedad se describe mediante la Movilidad eléctrica ($\mu_q$), definida por:
La ecuación muestra que partículas con mayor movilidad alcanzan velocidades mayores bajo el mismo campo eléctrico.
Por otra parte, el campo eléctrico puede interpretarse como la variación espacial del potencial eléctrico. En una dimensión:
donde el signo negativo indica que el campo apunta hacia donde el potencial disminuye más rápidamente.
Sustituyendo estas relaciones se obtiene finalmente:
ID:(16276, 'gm')
Movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos
Descripción
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Palos Verdes, Costa de Corral, Chile