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martes, 11 de junio de 2024

Potencial eléctrico en un punto, creado por un conjunto discreto de cargas eléctricas

Tres cargas eléctricas están situadas en tres de los vértices de un cuadrado, \square(A,B,C,D), cuyos lados tienen una longitud de 1\,\text{m}: Q_A=-2\,\text{C} en el vértice A; Q_B=+1\,\text{C} en el vértice B, y Q_C=+1\,\text{C} en el vértice C. ¿Cuál es el potencial eléctrico en el cuarto vértice, D?

Por el teorema de superposición, V_D=V_{A_D}+V_{B_D}+V_{C_D}, luego V_D=K\,\dfrac{Q_A}{d_{AD}}+K\,\dfrac{Q_B}{d_{BD}}+K\,\dfrac{Q_C}{d_{CD}}, siendo el valor aproximado de la constante de Coulomb: K = 9 \times 10^9\,\dfrac{\text{N}\,\text{m}^2}{\text{C}^2}. Entonces, como d_{BD}=d_{BC}=1\, \text{m}, y d_{AD}=\sqrt{d_{AB}^2+d_{BC}^2}=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt{2}\,\text{m}, se tiene que V_D=K\,\left( \dfrac{(-2)}{\sqrt{2}}+\dfrac{(+1)}{1}+\dfrac{(+1)}{1}\right)=9 \times 10^9\cdot (2-\sqrt{2}) \approx 5\times 10^9\,\text{V}

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