Preguntas frecuentes sobre el campo eléctrico entre dos placas: fórmula, magnitud, dirección, diablillo

En este artículo, usaremos la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico entre dos placas y el campo eléctrico de un capacitor.

El campo eléctrico entre dos placas:

Al campo eléctrico Es una propiedad eléctrica que se vincula con cualquier carga en el espacio. Por lo tanto, el campo eléctrico es cualquier cantidad física que toma diferentes valores de fuerza eléctrica en diferentes puntos de un espacio dado.

Un campo eléctrico es un área o región donde cada punto de él experimenta una fuerza eléctrica.

Los campos eléctricos se pueden describir de forma general como fuerza eléctrica por unidad de carga.

campo eléctrico entre dos placas

Si consideramos un plano infinito que tiene una carga uniforme por unidad de área, es decir, ර, entonces para el plano infinito, un campo eléctrico puede estar dado por:

Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.

Veamos el campo eléctrico cuando están involucradas dos placas cargadas.

Existe un campo eléctrico uniforme entre dos placas cargadas:

Según la ley de Coulomb, el campo eléctrico alrededor de una carga puntual se reduce a medida que aumenta la distancia. Sin embargo, se puede crear un campo eléctrico homogéneo alineando dos placas conductoras infinitamente grandes paralelas entre sí.

"Si en cada punto de un espacio dado la fuerza del campo eléctrico permanece sin cambios, entonces se dice que el campo eléctrico es un campo eléctrico uniforme".

Las líneas de campo de un campo eléctrico uniforme tienden a ser paralelas entre sí, y el espacio entre ellas también es igual.

Las líneas de campo paralelas y un campo eléctrico uniforme entre dos placas paralelas proporcionan la misma fuerza de atracción y repulsión en la carga de prueba sin importar dónde se encuentre en el campo.

Las líneas de campo siempre se trazan desde regiones de alto potencial a regiones de bajo potencial.

La dirección de un campo eléctrico entre dos placas:

El campo eléctrico viaja desde una placa cargada positivamente a una placa cargada negativamente.

Por ejemplo, suponga que la placa superior es positiva y la placa inferior es negativa, entonces la dirección del campo eléctrico se da como se muestra a continuación.


Las cargas positivas y negativas sienten la fuerza bajo la influencia del campo eléctrico, pero su dirección depende de la tipo de carga, ya sea positiva o negativa. Las cargas positivas detectan fuerzas en la dirección del campo eléctrico, mientras que las cargas negativas sienten fuerzas en la dirección opuesta..

El campo eléctrico entre dos placas paralelas de la misma carga:

Supongamos que tenemos dos placas infinitas que son paralelas entre sí y que tienen una densidad de carga positiva ර. Ahora, aquí calculamos el campo eléctrico neto debido a estas dos placas paralelas cargadas.


Ambos campos eléctricos se oponen entre sí en el centro de las dos placas. Como resultado, se cancelan entre sí, lo que da como resultado un campo eléctrico neto cero en su interior.

∴Ein = 0

Ambos campos eléctricos apuntan en la misma dirección fuera de las placas, es decir, en los lados izquierdo y derecho. Por tanto, su suma vectorial será? /? 0.

Eout = E1 + E2

Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.
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El campo eléctrico entre dos placas paralelas de carga opuesta:

Suponga que tenemos dos placas que tienen densidades de carga + ර y -ර. La distancia d separa estas dos placas.

La placa con una densidad de carga positiva produce un campo eléctrico de E = ර / 2 ε0. Y la dirección de la misma es hacia afuera o alejándose de la placa, mientras que la placa con densidad de carga negativa tiene una dirección opuesta, es decir, hacia adentro.

Entonces, cuando usamos el principio de superposición en ambos lados de las placas fuera y dentro de las placas, podemos ver que fuera de la placa, ambos vectores de campo eléctrico tienen la misma magnitud y dirección opuesta, y por lo tanto, ambos campos eléctricos se cancelan entre sí. . Entonces, fuera de las placas, no habrá campo eléctrico.

∴Eout=0

Como se apoyan entre sí en la misma dirección, el campo eléctrico neto entre dos placas es E = ර / ε0.

Een = E1 + E2

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Este es el hecho que estamos utilizando para formar un condensador de placas en paralelo.

El campo eléctrico entre dos placas dado voltaje: 

En física, se utiliza la diferencia de potencial ΔV o el campo eléctrico E para describir cualquier distribución de carga. La diferencia de potencial ΔV está estrechamente relacionada con la energía, mientras que el campo eléctrico E está relacionado con la fuerza.

E es una cantidad vectorial, lo que implica que tiene magnitud y dirección, mientras que ΔV es una variable escalar sin dirección. 

Cuando se aplica un voltaje entre dos placas conductoras paralelas entre sí, se crea un campo eléctrico uniforme.

La fuerza del campo eléctrico es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la distancia entre dos placas.

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El campo eléctrico entre dos condensadores de placas paralelas: 

Condensador de placa paralela:

Un condensador de placas paralelas comprende dos placas metálicas conductoras que están conectadas en paralelo y separadas por una cierta distancia. Un medio dieléctrico llena el espacio entre las dos placas.

El medio dieléctrico es un material aislante y puede ser aire, vacío o algunos materiales no conductores como mica, vidrio, gel electrolítico, lana de papel, etc. El material dieléctrico evita que la corriente pase a través de él debido a su propiedad no conductora.

Sin embargo, cuando se aplica voltaje a las placas paralelas, los átomos del medio dieléctrico se polarizarán bajo el efecto del campo eléctrico. El proceso de polarización formará dipolos, y estas cargas positivas y negativas se acumularán en las placas del condensador de placas paralelas. Una corriente fluye a través del capacitor a medida que las cargas se acumulan hasta que la diferencia de potencial entre dos placas paralelas iguala el potencial de la fuente.

La intensidad del campo eléctrico del capacitor no debe exceder la intensidad del campo de ruptura del material dieléctrico en los capacitores de placas paralelas. Si el voltaje de operación del capacitor excede su límite, la ruptura dieléctrica causa un cortocircuito entre las placas, destruyendo el capacitor inmediatamente.

Por lo tanto, para proteger el capacitor de tal situación, no se debe exceder el límite de voltaje aplicado y elegir el rango de capacitores de voltaje.

El campo eléctrico entre el condensador de placas paralelas:

La siguiente figura ilustra el condensador de placas paralelas.

En este caso, tomaremos dos placas conductoras grandes paralelas entre sí y las separaremos mediante d. El espacio se llena con el medio dieléctrico, como se muestra en la figura. La distancia d entre dos placas es significativamente menor que el área de cada placa. Por lo tanto, podemos escribir d <

Aquí, la densidad de carga de la primera placa es + ර, y la densidad de carga de la segunda placa es -ර. La placa 1 tiene una carga total Q y la placa 2 tiene una carga total -Q.

Como hemos visto antes, cuando se toman dos placas paralelas de distribución de carga opuesta, el campo eléctrico en la región exterior será cero.

Como resultado, el campo eléctrico neto en el centro del capacitor de placas paralelas se puede calcular de la siguiente manera:

E = E1 + E2

= ර / 2 ε + ර / 2 ε

= ර / ε

Donde ර es la densidad de carga superficial de la placa

            ε es la permitividad del material dieléctrico utilizado para formar condensadores.                                 

De la ecuación anterior, podemos decir que el medio dieléctrico provoca una disminución en la intensidad del campo eléctrico, pero se utiliza para obtener una mayor capacitancia y mantener las placas conductoras en contacto.

La magnitud del campo eléctrico entre dos placas cargadas:

Si se toman en consideración dos placas indefinidamente grandes, no se suministra voltaje, entonces la magnitud del campo eléctrico de acuerdo con la ley de Gauss debe ser constante. Pero el campo eléctrico entre dos placas, como dijimos anteriormente, depende de la densidad de carga de las placas.

Por lo tanto, si dos placas tienen las mismas densidades de carga, entonces el campo eléctrico entre ellas es cero, y en el caso de densidades de carga opuestas, el campo eléctrico entre dos placas viene dado por el valor constante.

Cuando las placas cargadas reciben un voltaje, la magnitud del campo eléctrico se decide por la diferencia de potencial entre ellas. Una diferencia de potencial más alta crea un campo eléctrico fuerte, mientras que una distancia más alta entre las placas conduce al campo eléctrico débil.

Entonces, la distancia entre las placas y la diferencia de potencial son los factores esenciales para la intensidad del campo eléctrico.

Preguntas frecuentes:

Q. ¿En qué se diferencia el campo eléctrico entre placas paralelas del campo eléctrico alrededor de una esfera cargada?

Resp. Los campos eléctricos entre placas paralelas y alrededor de una esfera cargada no son los mismos. Veamos cómo varían.

El campo eléctrico entre placas paralelas depende de la densidad cargada de las placas. Si tienen cargas opuestas, entonces el campo entre las placas es ර / ε0, y si tienen algunas cargas, entonces el campo entre ellas será cero.

Fuera de la esfera cargada, el campo eléctrico está dado por Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa. mientras que el campo dentro de la esfera es cero. En este caso, r representa la distancia entre un punto y el centro.

P. ¿Qué pasará con el campo eléctrico y el voltaje si se duplica la distancia entre las placas del capacitor?

Resp. E = ර / ε0 determina el campo eléctrico entre condensadores de placas paralelas de acuerdo con la ley de Gauss.

Según la ley de Gauss, el campo eléctrico permanece constante ya que es independiente de la distancia entre dos placas de condensadores. Si hablamos de la diferencia de potencial, es directamente proporcional a la distancia entre dos placas de un condensador y viene dada por

Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.

Por tanto, si la distancia se duplica, la diferencia de potencial también aumenta.

P. ¿Cómo calculo el campo eléctrico en un condensador de placas paralelas?

Resp. En los condensadores de placas paralelas, ambas placas tienen carga opuesta. Por lo tanto, el campo eléctrico fuera de las placas se cancelará. 

Ambas placas están cargadas de manera opuesta y, por lo tanto, el campo entre las placas se apoyará entre sí. Además, entre dos placas hay medio dieléctrico presente, por lo que la permitividad del dieléctrico también será un factor esencial.

La ley de Gauss y el concepto de superposición se utilizan para calcular el campo eléctrico entre dos placas.

                            E = E1 + E2

                                =Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.

                                =Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.

Donde ර es la densidad de carga superficial

            ε es la permitividad del material dieléctrico.

Q. ¿Por qué disminuye el campo eléctrico entre las placas de los condensadores al introducir una placa dieléctrica? Explica con la ayuda de un diagrama.

Resp. Cuando se coloca un material dieléctrico entre placas paralelas del condensador bajo un campo eléctrico externo, los átomos del material dieléctrico se polarizarán.

La acumulación de carga en las placas de los condensadores se debe a una carga inducida en el material dieléctrico. Como se muestra en la figura siguiente, esta acumulación de carga provoca un campo eléctrico entre dos placas que resisten el campo eléctrico externo.

La figura anterior muestra la placa dieléctrica entre dos placas de condensadores, ya que la placa dieléctrica induce el campo eléctrico opuesto; por tanto, se reduce el campo eléctrico neto entre las placas del condensador.

Q. Dos placas de metal idénticas reciben carga positiva Q1 y Q2, respectivamente. Si se juntan para formar el condensador de placas paralelas con capacitancia C, la diferencia de potencial entre ellos es …… ..

Resp. La capacitancia de un condensador de placas paralelas, que se compone de dos placas metálicas idénticas, se calcula de la siguiente manera:

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Donde C es la capacitancia del capacitor de placa paralela

            A es el área de cada plato

            d es la distancia entre placas paralelas

Digamos que la densidad de carga superficial es                        

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Ahora, el campo eléctrico neto puede estar dado por,

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La diferencia de potencial está representada por,

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Por lo tanto, sustituyendo los valores anteriores en esta ecuación, obtenemos una diferencia de potencial

P. ¿Qué sucede cuando se introduce un material dieléctrico entre placas paralelas del condensador?

Resp. El campo eléctrico, el voltaje y la capacitancia cambian cuando introducimos material dieléctrico entre placas paralelas del capacitor.

El campo eléctrico cae cuando se introduce un material dieléctrico entre placas paralelas de un condensador debido a la acumulación de carga en las placas paralelas, lo que genera un campo eléctrico en la dirección opuesta al campo externo.

El campo eléctrico está dado por 

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El campo eléctrico y el voltaje son proporcionales entre sí; por tanto, el voltaje también disminuye.

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La capacitancia del capacitor, por otro lado, aumenta porque es proporcional a la permitividad del material dieléctrico.

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P. ¿Existe un campo magnético entre las placas de un condensador?

Resp. Los campos magnéticos existen entre dos placas solo cuando el campo eléctrico entre dos placas está cambiando. 

Por lo tanto, cuando un capacitor se carga o descarga, el campo eléctrico entre dos placas cambia y solo en ese momento existe el campo magnético.

P. ¿Qué sucede cuando un campo eléctrico elevado se almacena en una región muy pequeña del espacio? ¿Existe un límite de capacitancia?

Resp. Los condensadores son dispositivos eléctricos que utilizan un campo eléctrico sostenido para almacenar cargas eléctricas como energía eléctrica. Entre las placas del condensador se encuentra el material dieléctrico.

Si el campo eléctrico externo aplicado excede la intensidad del campo de ruptura del material dieléctrico, entonces el material dieléctrico aislante se vuelve conductor. La avería eléctrica conduce a la chispa entre dos placas, que destruye el condensador.

Cada condensador tiene una capacitancia diferente según el material dieléctrico utilizado, el área de las placas y la distancia entre ellas.

La tolerancia del condensador se encuentra entre Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa. a Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa. de su valor anunciado.

P. ¿Cuáles son las aplicaciones de la ley de Gauss?

Resp. La ley de Gauss tiene varias aplicaciones.

En algunos casos, el cálculo de campos eléctricos implica una integración difícil y se vuelve bastante complejo. Usamos la ley de Gauss para simplificar la evaluación de campos eléctricos sin involucrar una integración compleja.

  • El campo eléctrico a la distancia r en el caso de un cable infinitamente largo es E =? / 2? Ε0

Donde el ? es la densidad de carga lineal del cable.

  • La intensidad del campo eléctrico de la hoja plana casi infinita es E = ර / 2 ε0
  • La intensidad del campo eléctrico en el área exterior de la cáscara esférica es Esta es la forma renderizada de la ecuación. No puede editar esto directamente. El clic derecho le dará la opción de guardar la imagen, y en la mayoría de los navegadores puede arrastrar la imagen a su escritorio u otro programa.  y E = 0 dentro del caparazón.
  • La fuerza del campo eléctrico entre dos placas paralelas E = ර / ε0, cuando el medio dieléctrico está entre dos placas, entonces E = ර / ε.

P. La fórmula para una capacitancia de placa paralela es:

Resp. Al mantener el campo eléctrico, los condensadores se utilizan para almacenar cargas eléctricas en energía eléctrica.

Cuando las placas están separadas por aire o espacio, la fórmula para un condensador de placas paralelas es:

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, Donde C es la capacitancia del capacitor.

Acerca de Alpa P. Rajai

Soy Alpa Rajai, Completé mi Maestría en Ciencias con especialización en Física. Estoy muy entusiasmado con escribir sobre mi comprensión de la ciencia avanzada. Les aseguro que mis palabras y métodos ayudarán a los lectores a comprender sus dudas y aclarar lo que buscan. Aparte de la física, soy un Kathak Dancer entrenado y también escribo mis sentimientos en forma de poesía a veces. Sigo actualizándome en Física y todo lo que entiendo lo simplifico y lo mantengo directo al grano para que se entregue claramente a los lectores.
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