Y CAMPO ELÉCTRICO

LEY DE COULOMB

ÍNDICECharles CoulombBalanza de TorsiónLey de CoulombPermitividad relativa o coeficiente dieléctricoCampo eléctricoIntensidad del campo eléctrico

Palabras claveCarga puntual: Carga que tiene un objeto electrizado,

cuyo tamaño es pequeño comparado con la distancia que lo separa de otro objeto cargado.

Vacío: Espacio sin presencia de ningún gas o sustancia.Aislante: Material que no tiene conductancia.Inherente: Indiferente, nada que ver.Sauco: Material fácilmente electrizable.

α (alpha): Indica una proporcionalidad.ε (épsilon): Representa permitividad relativa.

CHARLES COULOMBNacimiento 14 de junio de 1736

Angouleme, Francia

Muerte 23 de agosto de 1806París, Francia

Campo Electromagnetismo

Aportes Balanza de Torsión

Ley de Coulomb

Balanza de Torsión

• Fuerza eléctricaMide

• Atracción• RepulsiónDe

• Dos cargas puntualesEntre

• Retorcimiento de alambreMediante

Conclusiones

Coulomb observo que si mayor era la distancia entre las cargas, menor era la fuerza entre ellas, y esto no era proporcional, por lo que estableció:

LA MAGNITUD DE LA FUERZA ENTRE DOS CARGAS PUNTUALES ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA QUE LAS SEPARA

F α 1/r2

Notó que:

LA MAGNITUD DE LA FUERZA ELÉCTRICA ENTRE DOS CARGAS PUNTUALES ES DIRECTAMENTE PROPORCONAL AL PRODUCTO DE SUS CARGAS.

F α q1 q2

Ley de CoulombDe la cual, si cambiamos α por un

signo igual y una constante de proporcionalidad obtendremos:

F α (q1 q2) / r2 F = k (q1 q2) / r2

Donde k es igual a: 9 x 109 Nm2 / C2 en el SI

Relacionando las expresiones anteriores tenemos que:

Quedando enunciada la Ley de Coulomb: La magnitud de la fuerza eléctrica de atracción o

repulsión entre dos cargas puntuales q1 y q2 es directamente proporcional al producto de las

cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa.

Permitividad relativa o coeficiente dieléctrico

La Ley de Coulomb solo se aplica a las cargas en el vacío, pero si entre las cargas hay una sustancia o medio aislante, la fuerza eléctrica será menor.

La relación que existe entre la fuerza eléctrica de dos cargas en el vacío y la fuerza eléctrica de las mismas en algún medio aislante se le conoce como permitividad relativa o coeficiente dieléctrico y se calcula así

εr = F / F´ •F = Fuerza en el vacio (Newtons)•F´ = Fuerza en el medio (Newtons)•εr = Permitividad relativa al medio

De la cual obtenemos la siguiente fórmula:

F´ = F / εr

Medio aislador Permitividad relativaVacio 1.0000Aire 1.0005

Gasolina 2.35Aceite 2.8Vidrio 4.7Mica 5.6

Glicerina 45Agua 80.5

Esta con el fin de encontrar la magnitud de la fuerza eléctrica en el medio aislante en el que se encuentran las cargas

EjercicioUna carga de – 3 nanoCoulombs se encuentra en el aire a

0.15 m de otra carga de – 4 nanoCouloms. Calcular:a) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica entre éstas?b) ¿Cuál sería la magnitud de la fuerza eléctrica entre

estas si estuvieran sumergidas en aceite?

•q1 = - 3 X 10 -9 C•q2 = - 4 X 10 -9 C•r = 0.15 m•r2 = .0225 m2

•k = 9 X 109 Nm2 / C2

•F = ?•F´ = ?

Datos:Fórmulas:

F = k (q1 q2) / r2

F´ = F / εr

CAMPO ELÉCTRICO

Carga

negativ

a

Carga

positiva

Carga positiva

Carga negativa

Campo eléctrico

Es la zona que rodea a cargas

eléctricas

Es

Invisible

Por lo cual

Su fuerza de acción afecta a distancia sobre

objetos cargados eléctricamente.La acción del campo eléctrico depende

de la polaridad de la carga que lo genera.

La fuerza del campo eléctrico es una magnitud vectorial y dependerá de la polaridad del cuerpo:

• La dirección y el sentido de la intensidad del campo eléctrico están dirigidos hacia FUERA de la carga

Protón

• La dirección y el sentido de la intensidad del campo eléctrico están dirigidos hacia ADENTRO de la carga

Electrón

Se demuestra que dos cargas de distinta polaridad se atraen.Las líneas de fuerza van de la carga positiva a la carga negativa.

Se demuestra que las cargas del mismo signo se repelen.

Debido a que el campo eléctrico es invisible, Michael Faraday introdujo el concepto de líneas de fuerza, para poder representarlo gráficamente:

Intensidad del campo eléctricoPara poder interpretar la intensidad del campo

eléctrico producido por una carga puntual se emplea una carga positiva (por convención) de valor muy pequeño llamada carga de prueba; de esta manera, los efectos del campo se pueden despreciar. La intensidad se calcula así:

E = F / q E = Intensidad del campo eléctrico (N/C)

F = Fuerza que recibe la carga de prueba (N)

q = Valor de la carga de prueba (C)

A media que aumenta la distancia

La intensidad del CM disminuy

e

Pero la intensidad de

cualquier punto a la misma distancia

respecto a la carga es igual.

Si se desea calcular la intensidad E de un campo eléctrico a determinada distancia r de una carga q , la carga de prueba q´ recibe una fuerza F, así que:

F = k (q1 q2) / r2

E

= F / q´

E=k q/r2

En caso de tener más de una carga eléctrica, el vector resultante de la intensidad de un campo eléctrico en la carga de prueba será la intensidad total del campo eléctrico.

Ejercicio

2.- Calcular la magnitud de la intensidad del campo eléctrico del campo eléctrico a una distancia de 50 cm de una carga de 4microCoulombs.

Datos:•r = 50 cm = 0.5 m•q = 4 X 10 -6 C•k = 9 X 10 9 Nm2 / C2

•E = ?

1.- Una carga de prueba de 3 microCoulombs recibe una fuerza horizontal hacia la derecha de 2 miliNewtons. ¿Cuál es la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en el punto donde está colocada la carga de prueba?

Datos:•q = 3 X 10 -6 C•F = 2 X 10 -3 N•E = ?

Fórmula:

Fórmula:

E = F / q´

E = k q/r2

Experimento “ Campanas de Franklin”

Materiales:• 2 latas de aluminio• 1 lápiz o palo delgado• Cinta aislante• 1 anillo de abre fácil (de la misma lata)• Hilo• Caimanes o cable• Papel aluminio• Un generador de Van de Graaf o Televisión• Un gran objeto de metal para usar como “tierra”

Procedimiento:Se colocan los materiales como se ve en la

imagen.El papel aluminio va pegado a la TV.Uno de los cables va del papel aluminio a la lata y

el otro va de la otra lata a tierra.

ExplicaciónLos electrones que arroja la TV pasan al papel aluminio, y a su vez pasan al conductor,

llegando a la 1° lata.

El campo magnético – de la lata atrae a el “anillo”, transmitiendo electrones.

Luego sale impulsado hacia la otra lata hacia la otra lata.

Al tocar la otra lata, le transmite los electrones, por lo cual el anillo vuelve a quedar neutro y vuelve a su posición.

Debido a la inercia que tiene el péndulo, regresa a su posición y se repite el proceso.

Los electrones que llegan a la segunda lata se van por el conductor y s van a tierra, siendo descargada la lata.