Ley de Gauss – Potencial eléctrico – Capacitancia. 1. Carga y flujo eléctrico. 2. Cálculo del flujo eléctrico. 3. Ley de Gauss. 4. Aplicaciones de la ley de Gauss. 5. Energía potencial eléctrica. 6. Potencial eléctrico. 7. Superficies equipotenciales. 8. Capacitores, capacitancia. 9. Capacitores en serie y en paralelo. 10. Almacenamiento de energía en capacitores y energía del campo eléctrico. 11. Dieléctricos.

Abstract

El objetivo de este trabajo de investigación es aclarar varios puntos de la electrostática, cuya materia en la naturaleza se encuentra en estado neutro y que, para poder alterar este estado, debemos cargarlo eléctricamente por contacto o inducción. Además, toda carga puede llegar a ser positiva o negativa, generando una serie de fenómenos físicos: i. El campo eléctrico 𝑬, creado alrededor de una carga, esta se puede graficar mediante líneas de fuerza imaginarias. Este campo eléctrico se evidencia cuando una carga prueba es atraída o repelida con una determinada fuerza electrostática. ii. El Flujo eléctrico 𝚽𝑬 se mide calculando la cantidad de líneas fuerza, que atraviesa una determinada superficie. Para que dicho cálculo sea práctico y sencillo se aplica la ley de Gauss como herramienta matemática; esta ley utiliza una superficie ficticia llamada superficie gaussiana. iii. La energía potencial eléctrica 𝐸𝑝 se evidencia a través de fuerzas de atracción o repulsión que se da en la interacción de cargas. iv. El potencial eléctrico 𝑉 se aprecia en todo el campo eléctrico y como evidencia de su existencia hay una energía potencial eléctrica que actúa sobre una carga. v. Las superficies equipotenciales se generan gracias al potencial eléctrico de toda carga, su valor es constante. El estudio de estos fenómenos físicos nos ayuda a entender mejor el cómo es posible que estas cargas antes mencionadas puedan ser almacenadas en un material que conocemos como capacitor, y que mediante ella las cargas podrán interactuar para poder dar paso a la energía eléctrica.

The objective of this research work is to clarify several points of electrostatics, whose matter in nature is in a neutral state and that, in order to alter this state, we must charge it electrically by contact or induction. Furthermore, any charge can become positive or negative, generating a series of physical phenomena: i. The electric field 𝑬, created around a charge, can be graphed by imaginary lines of force. This electric field is evidenced when a test charge is attracted or repelled with a certain electrostatic force. ii. The electric flux 𝚽𝑬 is measured by calculating the number of lines of force that cross a given surface. For this calculation to be practical and simple, Gauss's law is applied as a mathematical tool; this law uses a fictitious surface called the Gaussian surface. iii. The electric potential energy 𝐸𝑝 is evidenced through attractive or repulsive forces that occur in the interaction of charges. IV. The electric potential 𝑉 is seen throughout the electric field and as evidence of its existence there is an electric potential energy acting on a charge. v. The equipotential surfaces are generated thanks to the electrical potential of any charge, its value is constant. The study of these physical phenomena helps us to better understand how it is possible that these aforementioned charges can be stored in a material that we know as a capacitor, and that through it the charges can interact to give way to electrical energy.