M. Sc .Luz Aída Sabogal Tamayo MÓDULO_2: ELECTROSTÁTICA Carga Eléctrica, Campo y f Fuerza electrostática M. Sc .Luz Aída Sabogal Tamayo

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Objetivos de aprendizaje Clase 1 (Cap 21 parte 1) Conocer la naturaleza de la carga eléctrica y su conservacion Diferenciar los métodos electrostáticos para electrizar la materia Diferenciar entre campo eléctrico y fuerza eléctrica Usar la ley de Coulomb para calcular fuerza eléctrica entre partículas cargadas Calcular campo eléctrico debido a un conjunto de cargas Usar líneas de campo eléctrico para visualizar el campo eléctrico Calcular las propiedades de los dipolos eléctricos

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Fundamentos teóricos Se tiene conocimiento de la electrostática desde la antiguedad (600 AC) La estructura de la materia permite explicar los fenómenos electrostáticos . La carga del electron es (-1,602X10−19 C), está cuantizada y se conserva Un electrón es la unidad elemental de carga (e), pero en el sistema MKS la unidad de carga es el Coulomb (C), que tiene un orden de magnitud de 1018 cargas elementales

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Fundamentos teóricos

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Fundamentos teóricos Toda la materia se puede electrizar, haciendo que los centros de carga de los electrones y los centros de carga de los protones se desfasen . Los métodos electrostáticos para electrizar la materia son Frotamiento Contacto Inducción Electrostática Polarización

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Métodos electrostáticos de electrización

Carga Eléctrica y Campo Electrostático MAQUINAS ELECTROSTÁTICAS 1.663 Maquinas Electrostáticas de Von Guericke

Carga Eléctrica y Campo Electrostático MAQUINAS ELECTROSTÁTICAS 1.785 LA MÁQUINA DE VAN MARUM

Carga Eléctrica y Campo Electrostático MAQUINAS ELECTROSTÁTICAS 1883 MÁQUINA ELECTROSTÁTICA DE WIMSHURST 1929 GENERADOR VAN DER GRAFF

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Todo cuerpo cargado genera a su alredor Campo Eléctrico, cuyas características y la forma de cuantificarlo, depende de la modelación que se haga del cuerpo. Las unidades en el SI es N/C, o , V/m Si el cuerpo se puede modelo como carga puntual, el campo el

Carga Eléctrica y Campo Electrostático CAMPO ELECTROSTÁTICO DE UNA CARGA PUNTUAL:

Carga Eléctrica y Campo Electrostático SUMA DE CAMPOS ELECTRICOS (Ppio de Superposición): Cuando hay varias cargas puntuales, el campo electrico total en un punto p, es la suma vectorial de los campos individuales, producidos por cada carga en dicho punto

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Fuerza electrostática entre cargas puntuales : Si los cuerpos cargados se modelan como cargas puntuales, se puede usar la Ley de Coulomb para hallar la fuerza electrostática entre ellas. Ley de Coulomb: La magnitude de la fuerza eléctrica entre 2 cargas puntuales, es directamente proporcional al producto de las cargas , e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros de masa Matemáticamente se expresa

Carga Eléctrica y Campo Electrostático SUMA DE FUERZAS ELECTRICAS (Ppio de Superposición): Cuando sobre un cuerpo actuan varias fuerzas eléctricas, la fuerza neta es la suma vectorial de las fuerzas individuales

Carga Eléctrica y Campo Electrostático SUMA DE FUERZAS ELECTRICAS:

Dinámica de una carga eléctrica puntual EFECTO DE UNA FUERZA ELECTRICA SOBRE UNA CARGA ELECTRICA: De acuerdo a las leyes de Newton la fuerza eléctrica, no compensada sobre una carga eléctrica, le cambia su estado de movimiento, de acuerdo a la donde Recuerde que por Ley de Coulomb , la fuerza es variable y por ende la aceleración es variable, por tanto no se puede hacer uso acá de las ecuaciones cinemáticas para aceleración constante.

Dinámica de una carga eléctrica puntual RELACION ENTRE FUERZA ELECTRICA Y CAMPO ELÉCTRICO: Las interaccione eléctricas se pueden estudiar en términos del la fuerza eléctrica o del campo eléctrico dado que ellos se relacionan por la ecuación : El campo eléctrico de una carga puntual y de un grupo de cargas puntuales es variable y por ende la fuerza eléctrica es variable. Pero hay algunas configuraciones de sistemas continuo de carga en las cuales el campo eléctrico es uniforme y por ende la fuerza es uniforme

Dinámica de una carga eléctrica puntual EFECTO DE UNA FUERZA ELECTRICA SOBRE UNA CARGA ELECTRICA: Uno de los efectos de la fuerza es el Torque Para un dipolo eléctrico, en un campo eléctrico uniforme El vector p es el momento dipolar eléctrico y va de la carga menos a la carga mas

Carga Eléctrica y Campo Electrostático Preguntas para taller capitulo 21 Cuál es la definición de cuerpo cargado, o materia electrizada? Como se puede electrizar una cuerpo, o porción de materia? Hacer un mapa conceptual sobre los métodos de electrización Aplicación de los métodos de electrización electrostáticos en la construcción de maquinas electrostáticas Averiguar aplicaciones de carga y campo electrostático Estudiar los ejemplos del capitulo 21

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica Objetivos de aprendizaje Clase 2 (Cap 23, parte 1 ) Qué es potencial eléctrico y cómo se calcula?. Hallar el potencial eléctrico de un sistema de cargas puntuales Establecer la relación entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica y cómo se calcula ésta última. Usar el concepto de superficies equipotenciales Calcular campo eléctrico a partir del potencial eléctrico.

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica POTENCIAL ELECTRICO DE UNA CARGA PUNTUAL Todo cuerpo cargado genera a su alrededor además de campo Eléctrico, potencial eléctrico (V), su unidad es Voltio (V) y es una magnitud escalar Para una carga puntual el potencial eléctrico es de la forma

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica El potencial eléctrico de una carga puntual positiva, decrece en la dirección del campo eléctrico, y crece en dirección opuesta el campo. El potencial eléctrico generado por una carga puntual negativa, decrece en la misma dirección del campo eléctrico, e incrementa en dirección opuesta el campo.

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica POTENCIAL ELECTRICO DE VARIAS CARGAS PUNTUALES (Ppio de Superposición) El potencial eléctrico en un punto (p) del espacio, es la suma escalar de los potenciales producidos por cada carga Hallar V en el punto a.

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica Se denomina potencia eléctrico (V), de un punto p, a La energía potencial eléctrica por unidad que adquiere la carga de prueba al colocarla en el punto p. Las unidades del potencial eléctrico es entonces joule/coulomb denominado voltio. J/C=V Físicamente se miden diferencias de potencial entre dos puntos

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica La Energía Potencial eléctrica (Ue), es la energía de interacción entre dos cuerpos cargados, se da en Joul. Como toda carga produce a su alrededor potencial eléctrico V, cuando otra carga se para en un punto p adquiere energía potencial eléctrica dada por Esta energía puede ser transformada en energía cinética de la carga

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA ENTRE DOS CARGAS PUNTUALES Si el cuerpo que genera el potencial eléctrico es una carga puntual, produce en p un potencial de la forma: Ahora si una segunda carga también puntual se para en p, adquiere una energía potencial dada por:

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DISCRETO DE CARGAS La interacción se analiza entre pares de cargas

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica ANALOGÍA ENTRE ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL Y ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA Ug_= mVg= m(gh) ΔUg = m(ΔVg) = m(Vgf – mVgi) ΔUg = m(ghf – ghi) Ue = q (V) ΔUe = q (ΔV) = q(Vf – Vi)

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica Campos Electrostáticos y el Método Trabajo - Energía La fuerza electrostática es conservativa, por ende se aplican las características de estas: Es una fuerza central Depende sólo de la posición y no de la velocidad Se le asocia una energía potencial de tal forma que

Potencial Eléctrico y Energía Potencial Eléctrica Campos Electrostáticos y el Método Trabajo - Energía En un sistema conservativo, se conserva la energía mecánica, por tanto En un estado energético la E, está dada por La variación de la energía Mecánica entre dos estados es cero