CARGA Y CAMPO ELCTRICO

Fsica II

Dr. Benjamn Gamio Calvillo

Carga y campo elctrico

Tipos de carga esttica:

Carga por induccin

Ley de Coulomb

Aislantes y conductores

Electrn

Concepto de Carga

Campo elctrico

Intensidad del campo elctrico

Carga elctrica y electrn

La carga elctrica es una propiedad de la materia que

provoca que los cuerpos se atraigan o se repelen entre

s.

La unidad natural de carga elctrica es el electrn,

que es la menor cantidad de carga elctrica que

puede existir.

Se dice entonces, que dos cargas positivas o negativas

se van a repeler; y dos cargas, una positiva y una

negativa se van a atraer.

La unidad utilizada para medir la carga elctrica es el

coulomb cuyo smbolo es una C (mayscula), y se le dio

ese nombre en honor a Charles Coulomb el cientfico que

encontr la ley que gobierna este tipo de fenmenos.

La equivalencia de un Coulomb es:

1 Coulomb = 6.25x1018 electrones

La materia se compone por tomos. Los mismos tienen un

ncleo de protones (que tienen carga positiva) y neutrones

(carga neutra).

En la periferia del tomo, se encuentran los electrones

(carga negativa) describiendo rbitas alrededor del ncleo.

Los electrones son mucho ms pequeos que los neutrones

y protones. La masa de un simple neutrn o protn es ms

de 1,800 veces mayor que la masa de un electrn. El

electrn tiene tiene una masa de 9.11 x 10-28 gramos.

La carga fundamental tiene un valor de 1.602 x 10-19 C.

Conservacin de la Carga

Todo objeto cuyo nmero de electrones sea distinto alde protones tiene carga elctrica. Si tiene ms

electrones que protones la carga es negativa. Si tiene

menos electrones que protones, la carga es positiva.

Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidadde electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual

a la que cede el otro.

Conductores & Aislantes

Conductores son los que conducen la electricidad y ladejan pasar por ellos.

Aislantes al contrario son los que no dejan pasar laelectricidad y aslan la electricidad.

Los tomos de las sustancias conductoras poseenelectrones externos muy dbilmente ligados al ncleo en

un estado de semilibertad que les otorga una gran

movilidad, tal es el caso de los metales.

En las sustancias aislantes, los ncleos atmicos retienencon fuerza todos sus electrones, lo que hace que su

movilidad sea escasa.

Los semiconductores pueden alterar sus propiedadesconductoras con cierta facilidad mejorando

prodigiosamente su conductividad, ya sea con pequeos

cambios.

Conductores & Aislantes

Conductores & Aislantes

A es un conductor de cobre y B es un

aislante de nen

Conductores & Aislantes

A temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos metalesadquieren una conductividad infinita, es decir, la

resistencia al flujo de cargas se hace cero, esos son los

superconductores.

Una vez que se establece una corriente elctrica en unsuperconductor, los electrones fluyen por tiempo

indefinido.

Carga por Friccin

La friccin como ya se sabe, trae muchas cosas pordescubrir una de ellas es la transferencia de electrones

de un material a otro, nos podemos dar cuenta de esto

cuando nos peinamos o acariciamos un gato.

Hay materiales que mediante la friccin quedanelectrizados durante un tiempo, y esto es por la

transferencia de electrones de un cuerpo a otro.

Carga por Contacto

Se puede transferir electrones de un material a otro por simple contacto.

Si el objeto es buen conductor la carga se distribuye entoda su superficie porque las cargas iguales se repelen

entre s.

Si se trata de un mal conductor puede ser necesario tocarcon la barra varias partes del objeto para obtener una

distribucin de carga ms o menos uniforme.

Carga por Induccin

La induccin es un proceso de carga de un objeto sincontacto directo.

Cuando permitimos que las cargas salgan de unconductor por contacto, decimos que lo estamos

poniendo a tierra.

Durante las tormentas elctricas

se llevan a cabo procesos de

carga por induccin. La parte

inferior de las nubes, de carga

negativa, induce una carga

positiva en la superficie terrestre.

Carga por Induccin

Ley de Coulomb Charles Coulomb (1736-1806), crea la ley.

Cuando se consideran dos cuerpos cargados, laintensidad de las fuerzas atractivas o repulsivas que se

ejercen entre s es directamente proporcional al producto

de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado

de las distancias que las separa.

Ley de Coulomb La expresin matemtica de la ley de Coulomb es:

Cargas con signos iguales darn lugar a fuerzas(repulsivas) de signo positivo, en tanto que cargas con

signos diferentes experimentarn fuerzas (atractivas)

de signo negativo.

La constante de proporcionalidad K toma un valor iguala: K = 9 x 109 N m2/C2

1. Una carga de -3 C est situada a 100 mmde una carga de 3 C. Calcule la fuerza entrelas dos cargas.

Aplicaciones

2. Dos cargas q1 = -8 C y q2 = 12 C, estnseparadas por una distancia de 120 mm en el

aire. Cul es la fuerza resultante sobre una

tercera carga q3 = -4 C colocada en el puntomedio de la distancia entre las otras dos

cargas?

Aplicaciones

3. Tres cargas q1 = -4 x 10-9 C, q2 = -6 x10

-9

C y q3 = -8 x10-9 C, estn distribuidos como

se muestra en la figura siguiente.

Cul es la fuerza resultante sobre q3 debida

a las otras dos cargas?

Aplicaciones

10 cm

8 cm

6 cm

Tres cargas q1 = -8 x 10-9 C, q2 = -7 x10

-9 C y

q3 = -6 x10-9 C, estn distribuidos como se

muestra en la figura siguiente.

Cul es la fuerza resultante sobre q3 debida

a las otras dos cargas?

Tarea 1

10 cm

8 cm

7 cm

Campo Elctrico

As como el espacio que rodea a un planeta est llenocon un campo gravitacional, el espacio que rodea a un

cuerpo con carga elctrica est lleno por un campo

elctrico, una especie de aura que se extiende por el

espacio.

Campo elctrico en torno a una carga

Campo elctrico en torno a dos cargas de signo opuesto

Campo elctrico en torno a dos cargas del mismo signo

Campo elctrico

en torno a un

imn

Intensidad del Campo Elctrico

Es la fuerza que experimenta una carga positiva cuando est colocada precisamente en ese punto.

La magnitud de la ICE est dada por:

E = F/q

En el sistema mtrico la ICE se mide en N/C.

La direccin del campo elctrico es aquella que tomara

una carga positiva al colocarse en ese punto.

Aplicaciones ICE

La intensidad de campo elctrico entre dos placas (vase

la figura) es contante y est dirigida hacia abajo. La

magnitud de la intensidad del campo elctrico es 6x104

N/C.

Cules son la magnitud y direccin de la fuerza elctrica

ejercida sobre un electrn proyectado horizontalmente

entre las dos placas?

Aplicaciones ICE

Cul es la intensidad del campo elctrico a una distancia

de 2 m de una carga de -12 C?

Sesin de preguntas

1.- Es necesario colocar una carga en un

punto para que exista un campo

elctrico?

2.- Qu sucede con los electrones en

cualquier proceso de carga?

3.- Menciona un ejemplo de carga por

friccin.

4.- Menciona un ejemplo de carga

induccin.

5.- Cul es la magnitud del campo

elctrico?

6.- En que difiere la carga de un

electrn de la carga de un protn?