Electricidad y magnetismo Carga eléctrica. Definición y tipos de cargas Ley de conservación de la carga eléctrica. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Intensidad del campo eléctrico Energía potencial eléctrica Potencial eléctrico. Materiales conductores y aislantes. Portadores de carga en metales Definición de corriente eléctrica

Propiedad de ciertas partículas elementales y que explica las interacciones electromagnéticas entre los cuerpos Carga eléctrica

Ley de conservación de la carga eléctrica La carga neta ni se crea, ni se destruye. En un proceso electromagnético, la carga eléctrica total de un sistema aislado siempre se conserva. Sistema aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía​ con su entorno

Ejemplo ilustrativo 1 Dos esferas conductoras separadas e idénticas se cargan con cargas de +6,0 μ C y -2,0 μ C, respectivamente. Las esferas se ponen en contacto y luego se vuelven a separar. Determine la carga en cada esfera. 𝑄 𝑛𝑒𝑡𝑎 =+6,0+ −2,0 =+4,0 𝜇𝐶 Como son esferas idénticas, al ponerse en contacto, la carga neta se divide. La carga en cada esfera será entonces: 𝑄 𝑛𝑒𝑡𝑎 2 =+2,0 μ𝐶

Ley de Coulomb La interacción entre cargas eléctricas se refleja en una fuerza eléctrica ( 𝑭 ). Esta fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas e inversamente proporcional a la distancia entre ellas. La dirección de la fuerza está definida por la línea que une los centros de las cargas. El sentido es: de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 Ley de Coulomb 𝜀 𝑟 =1 → vacío 𝜀 𝑟 =50 → agua 𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 𝑘: Constante de Coulomb 𝑘≈9.00∙1 0 9 𝑁 𝑚 2 𝐶 −2 𝜀 𝑟 : permitividad eléctrica relativa del medio 𝑄 1 𝑦 𝑄 2 : cargas eléctricas /𝐶 𝜀 𝑟 =1 → vacío 𝑟: distancia entre centros de cargas eléctricas /𝑚 𝜀 𝑟 =50 → agua

Ejemplo ilustrativo 2 Si la carga eléctrica Q es 0.024 𝐶, 6.0m Represente, en el esquema anterior, la fuerza eléctrica que se produciría sobre una carga positiva q1= 0.012 𝐶, situada a esa distancia de la carga Q. Denótala con F Obtenga el valor de esa fuerza eléctrica.   

Ejemplo ilustrativo 2 𝐹 𝐹 𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 Si la carga eléctrica Q es 0.024 𝐶, Represente, en el esquema anterior, la fuerza eléctrica que se produciría sobre una carga positiva q1= 0.012 𝐶, situada a esa distancia de la carga Q. Denótala con F Obtenga el valor de esa fuerza eléctrica.    𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 𝐹= 9.00∙1 0 9 1.00 2.4∙1 0 −2 ∙1.2∙1 0 −2 6.0 2 𝐹=7.2∙1 0 4 𝑁

Ejemplo ilustrativo 3 Dos cargas de +6.0 µ𝐶 y +4.0 µ𝐶 se encuentran en los puntos (1.0 ; 0)𝑚 y (4.0 ;0 )𝑚 del eje X. Determina la magnitud de la fuerza eléctrica entre esas cargas.

Ejemplo ilustrativo 3 Dos cargas de +6.0 µ𝐶 y +4.0 µ𝐶 se encuentran en los puntos (1.0 ; 0)𝑚 y (4.0 ;0 )𝑚 del eje X. Determina la magnitud de la fuerza eléctrica entre esas cargas. 𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 𝐹= 9.00∙1 0 9 1.00 6.0∙1 0 −6 ∙4.0∙1 0 −6 3.0 2 𝐹=2.4∙1 0 −2 𝑁

F= 2.4 N El siguiente gráfico muestra dos cargas eléctricas. Problema 1 El siguiente gráfico muestra dos cargas eléctricas. Calcule y represente la fuerza eléctrica entre las cargas. F= 2.4 N

El siguiente gráfico muestra dos cargas eléctricas. Calcule y represente la fuerza eléctrica entre las cargas. 𝐹 𝐹 𝐹= 9.00∙1 0 9 1.00 3.0∙1 0 −6 ∙(−2.0∙1 0 −6 ) (15∙1 0 −2 ) 2 𝐹= 𝑘 𝜀 𝑟 𝑄 1 ∙ 𝑄 2 𝑟 2 𝐹=2.4 𝑁

Problema 2 Cuatro esferas conductoras separadas e idénticas se cargan con cargas de +2 C, -4 C, +6 C y – 8 C; respectivamente. Las esferas se ponen en contacto y luego se vuelven a separar. Determine la carga en cada esfera. 𝑄 𝑛𝑒𝑡𝑎 =+2+ −4 +6+ −8 =−4 𝐶 Como son esferas idénticas, al ponerse en contacto, la carga neta se divide. La carga en cada esfera será entonces: 𝑄 𝑛𝑒𝑡𝑎 4 = −4 4 =−1 𝐶

Problema 2 Cuatro cargas positivas de 6.0 µC se sitúan en los vértices de un cuadrado de lado 10.0 cm. En el centro del cuadrado (punto de intersección de sus diagonales) se coloca una carga negativa igual 5.0 µC. a) Determine la fuerza eléctrica actuante sobre la carga negativa

Problema 2 Cuatro cargas positivas de 6.0 µC se sitúan en los vértices de un cuadrado de lado 10.0 cm. En el centro del cuadrado (punto de intersección de sus diagonales) se coloca una carga negativa igual 5.0 µC. a) Determine la fuerza eléctrica actuante sobre la carga negativa La fuerza eléctrica actuante sobre la carga negativa es nula, porque sobre ella actúan fuerzas de igual magnitud y sentido contrario, las cuales se anulan mutuamente.

Problema 3 Tres cargas positivas iguales de 4.0 𝜇𝐶 (cada una) se sitúan, en el vacío, sobre los vértices de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 3.0 𝑐𝑚 y 4.0 𝑐𝑚. ¿Cuánto vale la fuerza que actúa sobre la carga situada en el vértice del ángulo recto? 𝑞 1 3.0 𝑐𝑚 𝑞 2 𝑞 3 4.0 𝑐𝑚

𝐹=183 𝑁 Problema 3 𝐹= 9 0 2 +16 0 2 𝐹 32 𝐹 31 𝐹 32 =90 𝑁 𝐹 31 =160 𝑁 Tres cargas positivas iguales de 4.0 𝜇𝐶 (cada una) se sitúan, en el vacío, sobre los vértices de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 3.0 𝑐𝑚 y 4.0 𝑐𝑚. ¿Cuánto vale la fuerza que actúa sobre la carga situada en el vértice del ángulo recto? Problema 3 𝐹 32 = 9.00∙1 0 9 1.00 4.0∙1 0 −6 ∙4.0∙1 0 −26 (4.0∙1 0 −2 ) 2 𝐹 32 = 𝑘 𝜀 𝑟 𝑞 3 ∙ 𝑞 2 𝑟 2 𝐹 32 =90 𝑁 3.0 𝑐𝑚 4.0 𝑐𝑚 𝑞 1 𝑞 2 𝑞 3 𝐹 32 𝐹 31 𝐹 31 = 9.00∙1 0 9 1.00 4.0∙1 0 −6 ∙4.0∙1 0 −26 (3.0∙1 0 −2 ) 2 𝐹 31 = 𝑘 𝜀 𝑟 𝑞 3 ∙ 𝑞 1 𝑟 2 𝐹 31 =160 𝑁 𝐹= 9 0 2 +16 0 2 𝐹=183 𝑁