Siempre es crucial determinar el movimiento de carga en un campo eléctrico. Además, las cargas eléctricas se acumularán en dichos campos. Como resultado, el cálculo de la densidad de carga es crítico para una variedad de propósitos. La densidad de carga de un objeto eléctrico también debe determinarse usando el área superficial y el volumen del objeto. La fórmula de la densidad de carga superficial es un tema significativo y fascinante. El tema se entenderá mejor si usa ejemplos relacionados con él. ¡Echemos un vistazo al concepto!
¿Qué es la carga superficial?
La densidad de carga superficial describe la cantidad total de carga q por unidad de área A y solo se ve en superficies conductoras.
La densidad de carga es una medida de cuánta carga eléctrica se ha acumulado en un campo específico. Calcula la cantidad de carga eléctrica en base a las dimensiones proporcionadas. La longitud, el área o el volumen del cuerpo eléctrico son todas las dimensiones posibles.
Como resultado, la densidad de carga puede ser de tres tipos. La densidad de carga es una medida de carga eléctrica por unidad de volumen de espacio en una, dos o tres dimensiones, según el electromagnetismo. Hay tres tipos de estos:
- Densidad de carga por unidad de longitud, es decir, densidad de carga lineal, donde q es la carga y es la longitud de distribución. Coulomb m -1 será la unidad SI.
- La densidad de carga superficial se define como la carga por unidad de superficie, donde q es la carga y A es el área superficial. Coulomb m -2 es la unidad SI.
- La densidad de carga por unidad de volumen, o densidad de carga volumétrica, donde q es la carga y V es el volumen de distribución. Coulomb m -3 es la unidad SI.
La cantidad de carga eléctrica por unidad de superficie, en particular, es crítica. La carga superficial se refiere a la diferencia de potencial eléctrico entre las superficies interior y exterior de un elemento en varios estados. Solo las superficies conductoras tendrán una densidad de carga superficial, que describe la cantidad total de carga por unidad de área.
Fórmula para la densidad de carga superficial
La fórmula para la densidad de carga superficial es:
σ = q/A
dónde,
- σ = Densidad de carga superficialc(Cm -2 ),
- q = Cargac(C),
- A = Área de superficie (m 2 )
Aplicaciones de la densidad de carga superficial
- La densidad de carga superficial es una cantidad fundamental que se utiliza para describir una variedad de fenómenos relacionados con la medición.
- Se utiliza mucho en hibridaciones de ADN.
- También es útil para el contacto superficial.
- La densidad de carga superficial se puede utilizar para evaluar las interacciones biomoleculares que permanecen en las superficies, así como para determinar su cuantificación.
- La titulación potenciométrica, el microscopio de contraste de interferencia de reflexión o el microscopio de fuerza atómica se pueden usar para medirlo.
- La resonancia de plasmón superficial (SPR) es la forma más precisa de evaluar la densidad de carga superficial, según un estudio reciente.
Problemas de muestra
Problema 1: Una carga total de 5 mC se distribuye uniformemente a lo largo de una varilla larga y delgada circular con una longitud de 60 cm y un radio de 7 cm. Calcule la densidad de carga en la superficie.
Solución:
Dado : q = 5 × 10 -3 , l = 60 cm, r = 7 cm
Hallar: σ
Solución :
Área de superficie del cilindro = 2πrh
∴ Área de superficie del cilindro = 2 × 3,14 × 7 × 60
∴ Superficie del cilindro = 2637,6 cm2 = 2,63 m2
Tenemos,
σ = q/A
∴ σ = 5 × 10 -3 / 2,63
∴ σ = 1.9011 × 10 -3
∴ σ = 0,190 × 10 -2 C/m 2
Problema 2: Calcular la densidad de carga superficial de un conductor en una región de 30 m 2 con una carga de 2 C.
Solución:
Dado: q = 2 C, A = 30 m 2
Hallar: σ
Solución :
Tenemos,
σ = q/A
∴ σ = 2 / 30
∴σ = 0,066 C/m2
Problema 3: Calcular la densidad de carga en la superficie de una esfera con una carga de 9 C y un radio de 4 cm.
Solución:
Dado: q = 9 C, r = 4 cm
Hallar: σ
Solución :
Área de superficie de la esfera = 4πr 2
∴ Área de la superficie de la esfera = 4 × 3,14 × 4 × 4
∴ Superficie de la Esfera = 200,96 m 2
Tenemos,
σ = q/A
∴ σ = 9 / 200,96
∴σ = 0.0447 Cm- 2
Problema 4: suponga que la densidad de carga de la superficie del conductor es de 0,23 C/m 2 y la región es de 13 m 2 . Determine la carga del conductor.
Solución:
Dado: σ = 0,23 C/m 2 , A = 13 m 2
encontrar : q
Solución :
Tenemos,
σ = q/A
∴ σ × A = q
∴ q = 0,23 × 13
∴ q = 2.99 C
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por bhagyashrijadhav1930 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA