24. Dipolo electrico-Explicacion
Summary
TLDREste vídeo educativo de 'Espiral Ciencias' explica el concepto de dipolo eléctrico, que consiste en un par de cargas iguales en magnitud pero de signos opuestos. Se describe cómo un dipolo eléctrico se comporta en presencia de un campo eléctrico uniforme, destacando la interacción entre las cargas y el campo. Se analiza el torque generado y cómo se calcula, introduciendo el momento dipolar eléctrico. Además, se explora la energía potencial en un dipolo eléctrico y su relación con el trabajo de rotación, culminando con una fórmula para calcular dicha energía potencial.
Takeaways
- 😀 Un dipolo eléctrico es un par de cargas iguales en magnitud pero de signos opuestos (una positiva y una negativa).
- 🔍 Al colocar un dipolo eléctrico en un campo eléctrico uniforme, las fuerzas ejercidas sobre las cargas son iguales en magnitud pero opuestas en dirección.
- 🔧 El torque generado por las fuerzas en el dipolo no es nulo, a pesar de que las fuerzas son opuestas, debido a que no actúan sobre la misma línea de acción.
- 📏 El torque total se calcula como la fuerza eléctrica multiplicada por la distancia entre las cargas (d) y por el seno del ángulo (θ) formado por las cargas y el centro.
- 🧲 El momento dipolar eléctrico (p) es la magnitud que se obtiene al multiplicar la carga (q) por la distancia (d) entre las cargas.
- 📌 El momento dipolar es un vector que apunta desde la carga negativa hacia la carga positiva del dipolo.
- 🔄 La energía potencial en un dipolo eléctrico está relacionada con el trabajo de rotación, que es el trabajo asociado a la rotación de las cargas con respecto al centro.
- ⚙️ El trabajo de rotación se expresa como el torque por un diferencial de ángulo, donde el torque es el momento dipolar por el campo eléctrico por el seno del ángulo.
- 🔋 La energía potencial eléctrica se calcula a partir de la integral del seno del ángulo y resulta en una expresión que incluye el momento dipolar y la magnitud del campo eléctrico.
Q & A
¿Qué es un dipolo eléctrico según el guion del vídeo?
-Un dipolo eléctrico es un par de cargas que tienen igual magnitud pero diferente signo, es decir, una carga positiva y otra negativa.
Cuál es la interacción entre un dipolo eléctrico y un campo eléctrico uniforme?
-Cuando un dipolo eléctrico se coloca en una región con un campo eléctrico uniforme, la carga positiva experimenta una fuerza en la misma dirección que las líneas del campo, mientras que la carga negativa experimenta una fuerza en el sentido opuesto.
¿Por qué la suma de las fuerzas ejercidas sobre el dipolo eléctrico no es nula, a pesar de ser iguales y opuestas?
-Aunque las fuerzas ejercidas sobre las cargas del dipolo son iguales y opuestas, las fuerzas no actúan sobre una misma línea de acción, lo que provoca que los torques generados no sean nulos.
¿Cómo se calcula el torque generado por un dipolo eléctrico en un campo eléctrico?
-El torque generado por un dipolo eléctrico se calcula como la fuerza eléctrica multiplicada por la mitad de la distancia entre las cargas (demedios), por el seno del ángulo (fi) que forma la línea imaginaria desde la carga negativa hasta la carga positiva pasando por el centro.
¿Qué es el momento dipolar eléctrico y cómo se relaciona con el torque generado por un dipolo eléctrico?
-El momento dipolar eléctrico, denotado como p, es la magnitud que resulta de multiplicar la carga (q) por la mitad de la distancia (d) entre las cargas. Este momento dipolar es un vector que apunta desde la carga negativa hacia la carga positiva del dipolo.
¿Cómo se relaciona el momento dipolar eléctrico con la expresión para calcular el torque total en un dipolo?
-El momento dipolar eléctrico (p) se relaciona con el torque total al sustituir q*d en la expresión del torque, lo que da como resultado el torque total como el producto del momento dipolar por el campo eléctrico y el seno del ángulo.
¿Qué es la energía potencial en un dipolo eléctrico y cómo se calcula?
-La energía potencial en un dipolo eléctrico está relacionada con el trabajo de rotación que experimentan las cargas con respecto al centro. Se calcula como el momento dipolar eléctrico multiplicado por el campo eléctrico, y luego se integra el seno del ángulo a lo largo del rango de rotación.
¿Cuál es la diferencia entre un dipolo eléctrico y un dipolo magnético según el guion del vídeo?
-El guion del vídeo sugiere que se discutirá la diferencia entre un dipolo eléctrico y un dipolo magnético en otro vídeo, lo que implica que, aunque ambos involucran conceptos de dipolo, tienen características y aplicaciones diferentes en la física.
¿Cómo se relaciona el trabajo de rotación con la energía potencial eléctrica en un dipolo eléctrico?
-El trabajo de rotación en un dipolo eléctrico, que es el trabajo asociado a la rotación de las cargas con respecto al centro, está relacionado con la variación de la energía potencial eléctrica. El trabajo es igual al torque multiplicado por el diferencial de ángulo, y al integrar este trabajo, se obtiene la expresión para la energía potencial eléctrica.
¿Qué conclusión se puede sacar sobre la energía potencial eléctrica de un dipolo en un campo eléctrico uniforme?
-La energía potencial eléctrica de un dipolo en un campo eléctrico uniforme se expresa como menos la magnitud del momento dipolar eléctrico dividida por la magnitud del campo eléctrico, multiplicado por el coseno del ángulo formado entre el dipolo y el campo.
Outlines
🔋 Introducción al Dipolo Eléctrico
El primer párrafo introduce el concepto de dipolo eléctrico, que se define como un par de cargas iguales en magnitud pero opuestas en signo, usualmente una carga positiva y otra negativa. Se explica que cuando un dipolo eléctrico se coloca en una región con un campo eléctrico uniforme, la fuerza ejercida sobre las cargas es igual en magnitud pero se dirige en sentidos opuestos. A pesar de que la suma de las fuerzas es nula, las fuerzas no actúan sobre la misma línea de acción, lo que provoca un torque no nulo. Se describe el cálculo del torque total y cómo se relaciona con el momento dipolar eléctrico, un vector que apunta desde la carga negativa hacia la carga positiva del dipolo.
🔗 Energía Potencial en un Dipolo Eléctrico
El segundo párrafo se enfoca en la energía potencial asociada con un dipolo eléctrico en un campo eléctrico. Se describe el trabajo de rotación como el esfuerzo necesario para rotar las cargas con respecto al centro, y cómo este trabajo está relacionado con el torque y el ángulo de rotación. Se menciona que el trabajo de rotación es negativo, ya que tiende a disminuir el ángulo. A través de una integración, se llega a la fórmula para calcular la energía potencial eléctrica, que se muestra como una función del momento dipolar eléctrico, la magnitud del campo eléctrico y el coseno del ángulo entre el dipolo y el campo. El vídeo concluye con una esperanza de que el contenido haya sido de interés para el espectador.
Mindmap
Keywords
💡Dipolo eléctrico
💡Campo eléctrico
💡Fuerza
💡Torque
💡Momento dipolar eléctrico
💡Trabajo de rotación
💡Energía potencial
💡Ángulo
💡Integración
💡Coseno
Highlights
Un dipolo eléctrico es un par de cargas con igual magnitud pero signos opuestos.
Cuando un dipolo eléctrico se coloca en un campo eléctrico uniforme, las cargas experimentan fuerzas opuestas.
Las fuerzas ejercidas sobre las cargas del dipolo no anulan su torque debido a que no actúan sobre la misma línea de acción.
El torque generado por cada carga se calcula como la fuerza eléctrica multiplicada por la mitad de la distancia entre las cargas y el seno del ángulo formado.
El torque total se representa como la fuerza eléctrica multiplicada por la distancia entre las cargas y el seno del ángulo.
El momento dipolar eléctrico (p) es la multiplicación de la carga por la distancia entre las cargas y es un vector.
El momento dipolar eléctrico es un vector que apunta desde la carga negativa hacia la carga positiva del dipolo.
La expresión para calcular el torque total se simplifica sustituyendo el momento dipolar por la carga y la distancia.
La energía potencial en un dipolo eléctrico está relacionada con el trabajo de rotación de las cargas.
El trabajo de rotación es igual al torque multiplicado por la variación del ángulo.
El trabajo de rotación tiende a disminuir el ángulo, por lo que se introduce un signo negativo en la expresión.
La energía potencial eléctrica se calcula integrando el trabajo de rotación con respecto al ángulo.
La energía potencial eléctrica se expresa como menos el momento dipolar eléctrico por el campo eléctrico por el coseno del ángulo.
La explicación detalla cómo el dipolo eléctrico interactúa con un campo eléctrico y las fuerzas involucradas.
Se proporciona una descripción detallada del cálculo del torque y el momento dipolar eléctrico.
Se discute la diferencia entre un dipolo eléctrico y un dipolo magnético, con un enlace a un vídeo adicional para mayor comprensión.
Transcripts
hola amigos bienvenidos a otro vídeo de
espiral ciencias continuando con el
curso de ley de colon y campo eléctrico
en este vídeo explicaré qué es un dipolo
eléctrico
qué es un dipolo eléctrico un dipolo
eléctrico es un par de cargas que tienen
igual magnitud pero difieren de signo es
decir serían dos cargas una positiva y
una negativa que tienen la misma
magnitud pero distinto signo en este
vídeo se analizará lo que ocurre cuando
este dipolo eléctrico se coloca en una
región donde hay un campo eléctrico
uniforme y qué sucede si el dipolo se
coloca en una región donde hay un campo
eléctrico uniforme a continuación lo
explicaré importante antes de continuar
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vídeo seguirme por facebook e instagram
y activar la campanita para recibir mis
notificaciones continuó
y qué sucede cuando el dipolo eléctrico
se coloca en una región donde hay un
campo eléctrico uniforme sobre la carga
positiva el campo ejercerá una fuerza
que tendrá el mismo sentido que las
líneas del campo eléctrico y sobre la
carga negativa se ejercerá una fuerza de
igual magnitud pero en sentido opuesto
ya que como se explicó en otro vídeo la
fuerza que ejerce un campo eléctrico
sobre una carga negativa es una fuerza
que va en sentido contrario a la línea
del campo eléctrico si se efectuará una
sumatoria de fuerzas en este sistema se
tendría que la sumatoria es nula ya que
estas fuerzas tienen sentidos opuestos a
igual magnitud
sin embargo como estas fuerzas no actúan
sobre una misma línea de acción los
torques que generan cada una de estas
fuerzas con respecto a un punto no será
nulo y si analizáramos el torque que
ejerce cada una de estas fuerzas con
respecto al centro de la línea que unen
las dos cargas tendríamos lo siguiente
el torque que genera esta fuerza o esta
fuerza con respecto al centro sería
igual su magnitud sería igual a la
fuerza eléctrica por de medios donde de
medios es la mitad de la distancia que
hay entre las dos cargas es decir es la
distancia que hay desde cualquiera de
lado carga hacia ese punto medio por el
seno de fi en dónde fit es el ángulo que
forman la horizontal con esta línea
imaginaria que va desde esta carga
negativa hasta esta carga positiva y
pasa por el centro esto sería en cada
caso la magnitud que del torque que
genera cada una de estas fuerzas y al
sumarlas se tendría lo siguiente que el
torque total
a la fuerza eléctrica por d por el seno
del ángulo
y tomando en cuenta que la fuerza
eléctrica es igual al valor de la
magnitud de la carga por la magnitud del
campo eléctrico esto sería la magnitud
de la fuerza eléctrica al sustituir esto
en la expresión del torque total se
tendría lo siguiente esto sería un
torque total o un par de torsión
generado por estas dos fuerzas y se
puede calcular por medio de esta
expresión esto sería la magnitud de la
carga la magnitud del campo eléctrico la
magnitud esta distancia y el seno del
ángulo que forman estas dos líneas a
continuación voy a describir un término
que es utilizado en el caso de dipolo
eléctrico de esta expresión del torque
total si extraemos la multiplicación de
estos dos términos q por d se tendría
que esa multiplicación es igual a una
magnitud que se conoce como un momento
dipolar eléctrico este momento dipolar
se denota con esta letra p minúscula y
es un vector
es un vector que el sentido que se le
asigna es el de un vector que va desde
la carga negativa hacia la carga
positiva del dipolo
teniendo claro esto
tendríamos la siguiente expresión la
expresión para calcular el torque total
se pudiera representar de esta manera
haciendo la sustitución de que p es
igual a q por d se tendría esta
expresión para calcular el torque total
y se tendría la expresión vectorial para
obtener las coordenadas de ese vector
torque y esto sería lo que es un dipolo
eléctrico y lo que ocurre cuando se
coloca en presencia un campo eléctrico
importante pueden ver este vídeo de lo
que es un dipolo magnético para que
puedan apreciar la diferencia de uno y
otro por acá arriba dejaré el link con
el cual podrán ver este vídeo y a
continuación voy a explicar la energía
potencial que se genera en el caso un
dipolo eléctrico
ahora hablaré de lo que es la energía
potencial en un dipolo eléctrico la
energía potencial en un dipolo eléctrico
va relacionada con lo que es el trabajo
de rotación el trabajo de rotación es
decir la asociado a la rotación que
tendrán estas cargas con respecto al
centro y este trabajo de rotación es
igual al torque por un diferencial de
ángulo que ese diferencial del ángulo es
el pequeño ángulo que se barre cuando
hay rotación
y tendríamos que el torque como se
describe en la lámina anterior es igual
al momento dipolar eléctrico por el
campo eléctrico por el seno de fito
sería la magnitud de ese torque total
y si sustituimos este término acá en la
igualdad del trabajo se tendría lo
siguiente acá se coloca un signo
negativo el signo negativo es debido a
que el par de torsión tiende a disminuir
el ángulo y por eso se coloca ese ángulo
de ese signo negativo
luego se tiene que el trabajo está
relacionado con lo que es una variación
de energía potencial esto ya se explicó
en el vídeo de energía potencial
eléctrica y luego al integrar esta
expresión tendríamos lo siguiente es
decir acá en donde está el diferencial
de trabajo con lo que toda esta
expresión y luego como en ambos lados me
queda con signo negativo al multiplicar
por menos al final toda la expresión me
quedo positiva luego se desarrolla esta
integral y se tendría lo siguiente se
tendría que la energía potencial
eléctrica es igual a pp por e por la
integral del seno de fi y al desarrollar
esta integral se tendría lo siguiente se
tendría que la energía potencial
eléctrica es igual a menos
la magnitud del momento dipolar
eléctrico por la magnitud del campo
eléctrico por el coseno de fi y esto
sería el vídeo
esto sería todo lo que hay que saber de
un dipolo eléctrico cuando se encuentre
en una región donde haya un campo
eléctrico espero les haya gustado el
vídeo hasta luego
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