(1)Analogías y diferencias entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico creado por masas o cargas puntuales

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Analogías y diferencias entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico creado por masas o cargas puntuales.

Analogías

- Ambos campos son creados por una propiedad de la materia (masa, M, o carga, Q)

- Su valor en un punto es directamente proporcional al valor de esta propiedad (masa o carga) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa el cuerpo del punto P en el que se calcula el valor del campo.

Campo gravitatorio

2 ur

r GM m

g F

= = Campo eléctrico

2ur

r K Q q

E F

= =

- Son campos vectoriales.

- Se representan mediante líneas de campo que son abiertas y radiales.

- Ambos campos son conservativos, es decir, que el trabajo que hay que realizar para desplazar una masa o una carga en el seno del campo no depende de la trayectoria seguida y solo depende de la posición inicial y final.

=

= F dr 0

W

- Al ser campos conservativos llevan asociado un potencial.

r G M m

Vg = EP =

r KQ q Ve = EP =

- Ambos campos generan fuerzas sobre masas o cargas situadas en sus proximidades.

𝑭𝑭�����⃗ = 𝒎𝒎 · 𝒈𝒈��⃗ 𝒈𝒈 𝑭𝑭����⃗ = 𝒒𝒒 · 𝑬𝑬��⃗ 𝒆𝒆

- Estas fuerzas son centrales, es decir, la dirección de la fuerza es radial con respecto a la masa o la carga que crea el campo. Tienen la misma dirección que las líneas de campo.

- El campo resultante creado por una distribución de cargas o de masas puede calcularse mediante el principio de superposición.

Diferencias

- El campo gravitatorio es creado por masas y el eléctrico por cargas.

- Las constate de proporcionalidad del campo gravitatorio G no depende del medio y si lo hace K. Es decir, el valor del campo gravitatorio en un punto es independiente del medio en el que esté situada la masa. En cambio, el campo eléctrico si depende el medio en el que se sitúen las cargas

- La constante de proporcionalidad G<<< K para el vacío. G= 6,67·10-11 N m2 kg-2 K= 9·109 N m2 C-2

- El campo gravitatorio no se puede apantallar (no se puede anular por interposición de un medio o un material) y el campo eléctrico si puede apantallarse. Por ejemplo, el campo eléctrico es nulo en le interior de un metal (jaula de Faraday)

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- El campo gravitatorio coincide con la aceleración que experimentaría una masa al situarla en el seno del campo, pero no es así en el caso del campo eléctrico.

- El potencial gravitatorio, Vg, es siempre negativo y el eléctrico, Ve, depende del signo de la carga que crea el campo.

- La unidad del potencial gravitatorio es el Voltio (V= J/C), y no tiene un nombre específico en el caso del potencial gravitatorio (J/kg)

- Las fuerzas que aparecen entre las masas son siempre de atracción, en cambio, las fuerzas entre cargas dependen del signo de estas. Son de atracción si las cargas tienen signo contrario y de repulsión si tienen el mismo signo.

- Las cargas si están en movimiento generan, además, un campo magnético. Las masas en reposo o en movimiento sólo generan un campo gravitatorio.

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Referencias

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