Electrostática M.Ed Cecilia Fernández

Electrostática En el año 600 A.C., Thales de Mileto, frotó el ámbar y observó que se adherían a éste partículas de pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno fue ahí donde nació la electrostática.

Electrostática

Electrostática Carga eléctrica Símbolo: q , Q.  Puede ser positiva como la carga del protón (p), o negativa como la carga del electrón (e). Unidad en el S.I. Coulomb (C), o coulombio. Milicoulombio y microcoulombio. 1 mC = 10-3 C 1 C = 10-6 C

¿Cómo se carga eléctricamente un cuerpo?

Para cargar eléctricamente un cuerpo Por fricción. Por inducción.

Electrostática Los átomos son neutros, pero también pueden estar ionizados. Cuando un átomo dona un electrón, el átomo se ioniza positivamente; y cuando el átomo recibe un electrón, se ioniza negativamente. Un cuerpo cargado siempre tendrá un desequilibrio de carga, que puede ser una deficiencia de electrones (positivo), o presentar un exceso de electrones (negativo)

El electrón El electrón una carga fundamental. La carga eléctrica de un cuerpo está cuantizada. Cualquier cuerpo cargado, contiene un número entero de electrones. q = (+,-) ne n = 1, 2, 3, …   No es posible encontrar una carga eléctrica como: 0,3 e o 3,5 e Cargas iguales se repelen y cargas eléctricas diferentes se atraen.

Algunas cantidades importantes Carga eléctrica del electrón (e) = -1,6 x 10-19 C   Carga eléctrica del protón (p) = 1,6 x 10-19 C Carga eléctrica del neutrón (n) = 0 Masa del electrón (me) = 9,1 x 10-31 kg Masa del protón (mp) = 1,67 x 10-27 kg Masa del neutrón (mn) = 1,67 x 10-27 kg

¿Cuántos electrones hay en un Coulomb?

Campo eléctrico Todo cuerpo o partícula cargada crea a su alrededor un campo eléctrico, simbolizado como E. El campo eléctrico E, es directamente proporcional al valor de la carga E  q El campo eléctrico E, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde del punto donde se mide, hasta la carga.

Campo eléctrico La magnitud del campo eléctrico producido por una carga en un punto P es directamente proporcional al valor de la carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la carga y el punto.

Campo eléctrico El campo eléctrico producido por una carga en un punto P se calcula Donde K : constante dieléctrica q es la carga en Coulombios r es la distancia desde la carga hasta el punto P, medida en metros

Campo eléctrico representación

Campo eléctrico Cantidad vectorial. Unidades en el S.I N/C(Newton entre Coulombio) ; V/m(Voltio sobre metro). Se representa por líneas de fuerza. Para una carga positiva, salen de la carga en forma radial, y para una carga negativa, hacia el centro de la carga y radialmente, como se indicaron en la figura.

Ley de Coulomb La interacción entre dos partículas cargadas, produce una fuerza entre ellas dada por la Ley de Coulomb. La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas F q1 q2 La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas

Ley de Coulomb Para calcular la fuerza F entre dos cargas eléctricas k: es la constante dieléctrica en el aire o vacío de 9,0 x 109 Nm2/C2. q1 y q2 son cargas eléctricas en Coulombios (C) r, d : distancia de separación entre las cargas (m)

Ley de Coulomb La fuerza es de atracción, cuando las partículas tienen cargas de signo opuesto y será negativa. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y será positiva La dirección de la fuerza es a lo largo de recta que une a las cargas. La fuerza total o fuerza neta o resultante sobre una carga eléctrica, es la suma vectorial de las fuerzas ejercidas por cada carga que esté a su alrededor. La carga q1 experimenta una fuerza debida a la presencia de la carga q2, igual en magnitud a la fuerza que experimenta la carga q2 debido a la presencia carga q1. Y por tercera ley de Newton tienen dirección contraria y actúan sobre cargas diferentes por eso no se anulan. F12 = F21

Fuerza y campo eléctrico La fuerza que experimenta una carga debido a la presencia de otra carga eléctrica se puede calcular también como: F = E q Donde E es el campo eléctrico producido por la otra carga sobre q.

Campo eléctrico y fuerza La fuerza eléctrica que experimenta una carga debido al campo eléctrico que genera otra carga eléctrica se puede calcular de la siguiente forma: F1= q1 E2 F2= q2 E1 Si en un campo eléctrico se coloca una carga positiva, la fuerza que experimentará la carga está en la misma dirección del campo eléctrico. Si en un campo eléctrico, se coloca una carga negativa, la fuerza que experimentará la carga está en dirección opuesta a la dirección del campo eléctrico.

Campo eléctrico y fuerza

Diferencia de potencial Diferencia de potencial (voltaje): el trabajo realizado por unidad de carga, que hace un agente externo (fuerza eléctrica) para mover una carga de un punto A a otro punto B. Símbolo V Cantidad escalar. Unidad en el S.I voltio. 1 V = 1J/C. Se mide con un voltímetro.

Diferencia de potencial Donde: W: Trabajo para trasladar una carga eléctrica q desde el punto A al punto B, dentro un campo eléctrico (J) q: carga eléctrica que se traslada (C).

Diferencia de potencial Ejemplo: Un radio que funciona con un voltaje de 110 voltios; esto significa que por cada coulumbio de carga que se transporta de una terminal a la otra, el campo eléctrico hace un trabajo de 110 Julios.

Diferencia de potencial Si la fuerza eléctrica es conservativa, no importa la trayectoria que siga la carga eléctrica para ir del punto A al punto B, la diferencia de potencial es la misma. El trabajo que realiza una carga eléctrica es negativo, cuando la fuerza se opone a la dirección del campo E y el trabajo es positivo, cuando la fuerza tiene la misma dirección que el campo.

Diferencia de potencial Una carga q, positiva pierde energía potencial eléctrica cuando se desplaza en dirección del campo eléctrico y gana energía si se desplaza en dirección opuesta a la del campo eléctrico. Si la carga q es negativa, esta pierde energía potencial eléctrica cuando se desplaza en dirección opuesta al campo eléctrico.

Diferencia de potencial Cuando se coloca una carga positiva en un campo eléctrico, la carga se desplaza en la misma dirección del campo eléctrico, de un punto de mayor potencial a un punto de menor potencial. Cuando se coloca una carga negativa en un campo eléctrico, esta se desplaza en dirección opuesta al campo, de un punto de menor potencial a un punto de mayor potencial.

El rayo

El rayo

Efecto de las puntas Cuando los conductores metálicos terminan en punta se acumula mucha carga en ellas, la densidad de carga es muy alta y en las proximidades se crea un intenso campo eléctrico que ioniza el aire. Este efecto fue descubierto por el norteamericano Franklin y en él se basa su invento del pararrayos.

El poder de las puntas

El poder de las puntas