Unidad I ELECTROSTATICA 1.1 Introducción 1.2 Ley de Coulomb 1.3 Campo Eléctrico e Intensidad de Campo 1.4 Potencial Eléctrico. Diferencia de Potencial Conceptos Importantes Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

ELECTROSTATICA “ELECTRICIDAD EN REPOSO” INTRODUCCION La electricidad, en una forma u otra, subyace en casi todo lo que nos rodea : se encuentra en los relámpagos que se producen durante las tormentas, en la chispa que salta bajo los pies cuando los arrastras sobre una alfombra y en la fuerza que mantiene unidos los átomos en formas de moléculas. La electrostática tiene que ver con las cargas eléctricas , las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales. Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Ley de Coulomb Charles de Coulomb La ley de Coulomb establece que para las partícula u objetos con carga que son pequeños en comparación con las distancias que los separa , la fuerza que se ejerce entre las cargas varía directamente con el producto de las cargas e inversamente con el cuadrado de la distancia que las separa. Charles de Coulomb El físico francés Charles de Coulomb destacó por sus trabajos realizados en el campo de la electricidad. En 1785 confirmó experimentalmente la ley que lleva su nombre, y que permite calcular la fuerza entre las cargas eléctricas. Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Campo Eléctrico e Intensidad de Campo Campo Eléctrico, región del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos. Se representa por E y es de naturaleza vectorial En el Sistema Internacional de unidades el campo eléctrico se mide en newton/culombio (N/C) La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico. La intensidad de Campo Eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga Q actuará una fuerza F = Q · E Q=Carga Eléctrica(Coulomb “C “) E=Intensidad de Campo(N/C) F=Fuerza Newton Ejercicios Matemáticos Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Potencial Eléctrico El potencial eléctrico (V) en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica (ley de Coulomb) para mover una carga unitaria q desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es cero. Dicho de otra forma es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por: V=W/q Donde: V es Potencial Eléctrico J/C W es el trabajo realizado en Joules q es la carga Coulomb Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Conceptos Importantes Carga Eléctrica.-Hay dos tipos de cargas que Benjamín Franklin denomino positiva y negativa las de signo igual se rechazan y las de signo diferente se atraen Electrón, tipo de partícula elemental de carga negativa que forma parte de la familia de los leptones y que, junto con los protones y los neutrones, forma los átomos y las moléculas. Los electrones están presentes en todos los átomos y cuando son arrancados del átomo se llaman electrones libres. La carga del electrón: 1.602 × 10-19 C; su masa en reposo es 9.109 × 10-31 kg. La carga del electrón es la unidad básica de electricidad y se considera la carga elemental en el sentido de que todos los cuerpos cargados lo están con un múltiplo entero de dicha carga. El electrón y el protón poseen la misma carga, pero, convencionalmente, la carga del protón se considera positiva y la del electrón negativa. 1µC=10 -6 Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Conceptos Importantes Protón, partícula nuclear con carga positiva igual en magnitud a la carga negativa del electrón; junto con el neutrón, está presente en todos los núcleos atómicos. Al protón y al neutrón se les denomina también nucleones. El núcleo del átomo de hidrógeno está formado por un único protón. La masa de un protón es de 1.6726 × 10-27 kg, aproximadamente 1,836 veces la del electrón. Neutrones.-Neutrón, partícula sin carga que constituye una de las partículas fundamentales que componen la materia. La masa de un neutrón es de 1,675 × 10-27 kg, aproximadamente un 0,125% mayor que la del protón. La existencia del neutrón fue profetizada en 1920 por el físico británico Ernest Rutherford y por científicos australianos y estadounidenses, pero la verificación experimental de su existencia resultó difícil debido a que la carga eléctrica del neutrón es nula y la mayoría de los detectores de partículas sólo registran las partículas . Ing. Víctor Manuel Gea Hernández

Diferencia de Potencial Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como: VB – VA = WAB/q0 El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 Joule/Coulomb. Ing. Víctor Manuel Gea Hernández