Electricidad Electrostática Electrodinámica

La cantidad de carga Coulomb: 1 C = 6.25 x 1018 electrones La cantidad de carga (q) se puede definir en términos del número de electrones, pero el Coulomb (C) es una mejor unidad para trabajo posterior. Coulomb: 1 C = 6.25 x 1018 electrones Esto significa que la carga en un solo electrón es: 1 electrón: e = -1.6 x 10-19 C

Unidades de carga El coulomb (que se selecciona para usar con corrientes eléctricas) en realidad es una unidad muy grande para electricidad estática. Por ende, con frecuencia es necesario usar los prefijos métricos. 1 mC = 1 x 10-6 C 1 nC = 1 x 10-9 C

Propiedades de la carga

La carga se polariza

La carga se conserva En todo proceso la carga eléctrica se conserva; es decir, todas las cargas que había al inicio, deben estar al final. Lo anterior se puede expresar diciendo que: la suma de cargas iniciales debe ser igual a la suma de las cargas finales:

La carga tiende a acumularse en las puntas de los objetos Cuando un material conductor posee carga, esta se distribuye por todo el cuerpo (superficie, si se trata de conductores). su densidad de carga será mayor en las zonas de menos volumen o menos superficie. A este efecto se le conoce como efecto punta, descubierto por Benjamín Franklin.

Conductores y aislantes Según su comportamiento respecto del transporte de cargas eléctricas, los materiales pueden ser clasificados en dos grandes grupos: conductores y aislantes. Un material conductor es aquel que, al recibir cargas eléctricas, es capaz de distribuirlas a través de todo el material. Por ejemplo, los metales son buenos conductores eléctricos. Un material aislante o “dieléctrico” es aquel que, aunque puede recibir cargas, no tiene la capacidad de distribuirlas a través del material, quedando estas aisladas en la zona en que fueron recibidas. La madera seca y el PVC son buenos aislantes eléctricos.

Métodos de carga Carga por frotamiento Condiciones iniciales: Dos cuerpos, de distinto material e inicialmente neutros, se frotan traspasando uno de ellos electrones (cargas) al otro. Condición final: Ambos cuerpos terminan con cargas de signo opuesto.

2) Carga por contacto Condiciones iniciales: Dos cuerpos, uno neutro y otro cargado, se ponen en contacto y luego se separan. Condición final: Uno de los cuerpos cede electrones al otro, terminando ambos con carga del mismo signo. El signo con que terminan ambos cuerpos es el signo de la carga del cuerpo inicialmente cargado.

3) Carga por inducción Condiciones iniciales: Dos cuerpos, uno neutro (llamado inducido) y otro cargado (llamado inductor) se acercan sin tocarse. Condición final: Durante el proceso el cuerpo inducido se polariza; sin embargo, permanece en estado neutro y para que se electrice permanentemente debe conectarse a tierra. Así el cuerpo neutro se electrizará con sgno opuesto al cuerpo inductor.

Ley cualitativa de la cargas Cargas iguales se repelen; cargas opuestas se atraen. Pos Neg Pos Neg

El electroscopio Aparato de laboratorio que se usa para estudiar la existencia de dos tipos de carga eléctrica.

Si la varilla está cargada negativamente - - - - - - -

- - - - - - - Si la varilla está cargada negativamente + - - - - - - - Si la varilla está cargada negativamente Habrá electrones en la esferita que serán repelidos y se alejarán desplazándose hacia abajo

Si la varilla está cargada negativa habrá electrones en la esferita que serán repelidos y se alejaran desplazándose hacia abajo + - - - - - - - + - - - -

+ - - - - - - - + + + + - - - -

Si la varilla está cargada positivamente ++++++++

++++++++ Si la varilla está cargada positivamente Habrá atracción de electrones hacia la esferita, los cuales pueden provenir exclusivamente de la varilla y las hojitas - - - - ++++++++ - - - -

Y al mismo tiempo que la esferita se carga negativamente por exceso de electrones… …las hojitas se cargan positivamente. - - - ++++++++ - - + + + + + +

Ley de Coulomb Trazado de fuerzas F q - + 1 2 1 2

Trazado de fuerzas: cargas alineadas q - + 12 32 3 1 2  

Trace las fuerzas sobre q3 Anote la fuerza neta - + 3 1 2

Cálculo de la magnitud de la fuerza eléctrica Mediante la ecuación La constante de Coulomb, cuando las cargas se ubican el aire o vacío tiene el valor:

Ejemplo 1. Una carga de –5 mC se coloca a 2 mm de una carga de +3 mC Ejemplo 1. Una carga de –5 mC se coloca a 2 mm de una carga de +3 mC. Encuentre la fuerza entre las dos cargas.

Ejemplo 2. Una carga de –6 mC se coloca a 4 cm de una carga de +9 mC Ejemplo 2. Una carga de –6 mC se coloca a 4 cm de una carga de +9 mC. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de –5 mC que se ubica a medio camino entre las primeras cargas? - + 3 cm +9 mC -6 mC q1 q2 r2 2 cm r1 q3

Ejemplo 3. Tres cargas, q1 = +8 mC, q2 = +6 mC y q3 = -4 mC se ordenan como se muestra abajo. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga de +6 mC debida a las otras. + - 4 cm 3 cm 5 cm +6 mC -4 mC +8 mC q1 q2 q3

Resumen Cargas iguales se repelen; cargas iguales se atraen. 1 mC = 1 x 10-6 C 1 nC = 1 x 10-9 C 1 electrón: e = -1.6 x 10-19 C