DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS DEL POTENCIAL ELÉCTRICO ANTE UN CUERPO CONDUCTIVO Y UN CUERPO RESISTIVO
INTRODUCCIÓN
En este apartado tiene como objetivo dar a conocer las cargas del potencial eléctrico mediante un cuerpo conductivo y resistivo, asociando diferentes propiedades y conceptos de potencial eléctrico.
El concepto de energía potencial eléctrica permite definir una cantidad escalar conocida como potencial eléctrico, debido a que el potencial eléctrico en cualquier punto dentro de un campo eléctrico es una cantidad escalar y se puede utilizar para describir fenómenos electrostáticos de manera más simple, utilizando únicamente el campo eléctrico y fuerzas eléctricas.
DESARROLLO
El potencial es característico únicamente del campo eléctrico, es decir, es independiente de si se coloca dentro del campo eléctrico una partícula de prueba cargada.
El potencial eléctrico es un característica escalar de un campo eléctrico, es decir, es independiente de las cargas que se coloquen dentro de dicho campo eléctrico.
Potencial eléctrico debido a cargas puntuales.
El potencial en un punto, debido a un conjunto finito de cargas puntuales, es la suma algebraica de los potenciales en ese punto debidos a las cargas individuales.
En prospección minera es frecuente seguir una mineralización mediante excavaciones a cielo abierto (calicatas) o sondeos mecánicos en varios puntos. Si tales mineralizaciones son mejores o peores conductoras de la electricidad que el medio encajante (lo que es habitual), puede recurrirse al trazado y estudio de las líneas equipotenciales del campo producido en el terreno por uno o varios electrodos de corriente. Si el electrodo es único (B en infinito) y el subsuelo es homogéneo, estratificado horizontalmente o con anisotropía transversal, las equipotenciales son circulares. Si los electrodos son dos, éstos pueden ser puntuales o lineales, en este último caso se obtienen mejores resultados por ser las equipotenciales prácticamente lineales. Cuando la propia mineralización es conductora se la puede utilizar como electrodo de carga en la modalidad conocida como del “cuerpo cargado”.
Aplicaciones
Permite detectar contactos verticales o inclinados entre dos formaciones de diferente resistividad, las que por refracción, provocan un cambio en la dirección de las equipotenciales. Otra de sus aplicaciones es la detección de inclusiones resistivas o conductoras en un medio homogéneo (las inclusiones resistivas se manifiestan por una aproximación de las equipotenciales entre sí y las conductoras por su apartamiento) y es especialmente recomendable para detectar heterogeneidades ubicadas entre formaciones de diferente resistividad, las que suelen pasar desapercibidas para calicatas combinadas.
Gradiente del potencial
Mayor información se logra levantando curvas del gradiente del potencial (campo eléctrico), que si bien pueden obtenerse a partir de las equipotenciales ya trazadas, es mejor medir, en perfiles escogidos, valores de ∆V sobre cortos intervalos iguales y tomarlos como el gradiente.
Al interpretar los resultados deben considerarse los cambios en el espesor del recubrimiento, los cambios de resistividad del medio encajante (por alteraciones "kársticas", grietas con agua o relleno arcilloso) y los efectos topográficos en los que las depresiones producen anomalías similares a las de cuerpos resistivos y las elevaciones a las de cuerpos conductores.
Material conductor
Es aquel que permite el transporte de carga eléctrica. En general, los sólidos metálicos son buenos conductores, ya que sus electrones de valencia están poco ligados a los núcleos atómicos, lo que permite que se muevan con facilidad a través del sólido. Este tipo de electrones poco ligados se denominan electrones libres.
Cuando a un sólido conductor cargado con una cierta carga q, se le deja evolucionar la suficiente cantidad de tiempo, alcanza una situación de equilibrio electrostático en la que ya no hay movimiento de cargas. En estas condiciones, el campo en el interior del conductor es nulo (si no, habría movimiento de cargas y no estaría en equilibro).
Esta distribución de carga dentro del conductor genera un campo eléctrico interno de sentido opuesto al externo y de igual módulo, de modo que en el interior del conductor el campo eléctrico total es nulo. Este hecho constituye en principio de funcionamiento de una jaula de Faraday. Si el campo en el interior de un material conductor en equilibrio electrostático es nulo, no puede haber carga eléctrica en el interior del mismo. Por tanto, la carga de un conductor se acumula en su superficie.
El campo eléctrico externo al conductor no puede tener componente tangencial, ya que las cargas de la superficie se moverían sobre ella y ya no sería un conductor en equilibrio; es decir, el campo externo es normal a la superficie del conductor. Este hecho implica que la superficie del conductor es equipotencial puesto que la fuerza (paralela al campo) no realiza trabajo.El campo en el exterior de un conductor se calcula empleando la ley de Gauss.
La densidad superficial de carga no es la misma toda la superficie del conductor (depende de la curvatura local de la superficie), por lo que el módulo del campo eléctrico que crea tampoco será el mismo en todos los puntos. El campo creado por este pequeño elemento de superficie se calcula determinando el flujo a través de la superficie cerrada.
El cálculo es análogo al realizado para determinar el campo creado por un plano infinito. La única diferencia es que ahora el flujo a través de la base del cilindro que se encuentra en el interior del sólido es nulo (puesto que no hay líneas de campo en el interior). Por tanto:
Cuanto mayor sea σ en una zona de la superficie del conductor, mayor será el módulo del campo eléctrico que crea. El campo eléctrico es por tanto mayor en un conductor en punta (donde se acumulan las cargas) que en uno plano.
Las propiedades de los conductores en equilibrio electrostático se pueden resumir en:
- El campo eléctrico en el interior es nulo.
- La carga eléctrica se distribuye sobre la superficie, concentrándose en las zonas de menor radio de curvatura (es decir, más puntiagudas).
- La superficie del conductor es una superficie equipotencial.
- El campo eléctrico en la superficie está dirigido hacia afuera y es perpendicular a la superficie.
CONCLUSIÓN
Finalmente, esta investigación logra destacar el concepto de las cargas del potencial eléctrico en un cuerpo conductivo y resistivo tomando como base el campo eléctrico. ya que este nos permitirá las formaciones de diferente resistividad ya sea de contacto vertical o inclinados.
Así mismo en dicho terreno de campo nos puede permitir el transporte de carga eléctrica localizado en dicho punto.
BIBLIOGRAFÍA
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- http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena11/impresos/quincena11.pdf
