unidad electrostaticaob 110925220852 phpapp02

8/15/2019 Unidad Electrostaticaob 110925220852 Phpapp02

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Unidad: Electrostática.

Por: Marcos Guerrero

Marcos Guerrero 1


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INTRODUCCIÓN.

Marcos Guerrero 2

•Conocido desde la antigüedad por losgriegos como elektron que significa ámbar(mineral amarillento que proviene de la

fosilización de resinas de árboles demadera blanda), que era una piedra que alfrotarla con seda atraía pedazos de papel.

•La materia, bajo ciertas condiciones,adquiere propiedades especiales:

Atracciones y Repulsiones.•Estudio Científico lo inicio BenjamínFranklin.

•Fenómeno de la Naturaleza que se conocedesde hace 2500 años.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Amber_hg.jpg


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ELECTROSTÁTICA.

Es la parte de la electricidad que estudia las cargas eléctricas en reposo.

ESTRUCTURA DE LA MATERIA.La materia está compuesta por moléculas y estás a su vez de átomos. Elátomo a su vez está compuesto por:

Un núcleo muy denso formado por protones cargados positivamente y deneutrones sin carga.

Una nube electrónica que posee electrones muy livianos cargadosnegativamente.

Marcos Guerrero 3

Definición.


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El átomo por su naturaleza es neutro, esto significa que el número de protones es igual al número de electrones.

Marcos Guerrero 4


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Marcos Guerrero 5

A (número másico o masa atómica) = número de protones + número de neutrones.

Z (número atómico)= número de protones o número deelectrones.

N (número neutrónico) = número de neutrones.

N = A-Z

Partícula Masa (kg) Carga eléctrica (C)

Neutrón 1,67492x10-27 0

Electrón 9,1095x10-31 -1,6021917x10-19

Protón 1,67261x10-27 +1,6021917x10-19


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Existen partículas más pequeña que el átomo llamadas Quartz,

aunque existe evidencia experimental que no existen Quartzlibres. Los Quartz poseen cargas eléctricas que son unafracción de la carga eléctrica del electrón.

e3

2

e3

2

e3

1

Protón

Marcos Guerrero 6

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Quark_structure_proton.svg


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CARGA ELÉCTRICA.En la materia, la carga eléctrica, se manifiesta cuando existe un desequilibrio entre

los protones y electrones de uno o varios de los átomos que componen la materia, esdecir, cuando los átomos ganan o pierden electrones por un exceso de energía debidoa algún fenómeno externo.

Son los electrones (especialmente los electrones libres o electrones deconducción, que son aquellos que se encuentran en la ultima órbita de un átomo yque no están enlazados con otros átomos) los que se movilizan de un lugar a otrodebido a que se encuentran en las nubes electrónicas, son fáciles de arrancarlos y

por lo tanto dan la característica eléctrica a un átomo.

Marcos Guerrero 7


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Marcos Guerrero 8

La carga eléctrica en el S.I.: Coulomb (C)A veces se la mide en:

miliCoulomb ( );

microCoulomb ( );

nanoCoulomb ( ).

C mC 3101

C C 6101

C nC 9101

Cuando un átomo gana o pierde electrones se dice que se ha ionizado.


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Marcos Guerrero 9


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Marcos Guerrero 10


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Son los electrones los que determinan la carga eléctrica en un material.

TIPOS DE MATERIALES.Existen 4 tipos de materiales y su clasificación depende mucho de los electroneslibres por unidad de volumen que contienen. Estos materiales son:

Conductores.

Aislantes o dieléctricos.Semiconductores.

ConductoresAislantes Semiconductores

e/cm3 1 1011 1023 0

Marcos Guerrero 11


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CONDUCTORES.Son materiales en los cuales las cargas eléctricas (electrones libres e iones) se pueden

mover con mucha facilidad. Ejemplo: todos los metales, el cuerpo humano, el grafito,los ácidos, las bases, las sales, la tierra, el agua, etc.

AISLANTES O DIELÉCTRICOS.Son materiales en los cuales las cargas eléctricas se pueden mover con mucha

dificultad. Ejemplo: el vidrio, los plásticos en general, el caucho, la madera seca, elnylon etc.

Marcos Guerrero 12


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Marcos Guerrero 13


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Marcos Guerrero 14

SEMICONDUCTORES.Son materiales que se pueden comportar como aislantes o conductores y en los cuálesse puede cambiar el número de electrones libres por centímetro cúbico mediantecambios pequeños en las condiciones del material, introduciendo por ejemplo

pequeñas cantidades de impurezas o variando el voltaje aplicado, la temperatura, o laintensidad de luz que incide en el material. Ejemplo: el silicio, el germanio, etc.


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Marcos Guerrero 15


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Marcos Guerrero 16

PROPIEDADES DE LA CARGA

ELÉCTRICA.1. Existen 2 tipos de cargas eléctricas en la naturaleza, positivas y negativas, con la propiedad de que cargas eléctricas de diferentes signos se atraen y que cargaseléctricas del mismo signo se repelen.

¿Las fuerzas eléctricas cumplen la Tercera ley de Newton?


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2. La fuerza eléctrica entre las cargas eléctricas varía inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

F

r

r

F

F

Marcos Guerrero 17


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¿Qué diagrama muestra correctamente la magnitud de las fuerzas

relativas y las direcciones de las fuerzas electrostáticas en las dos

esferas?

A) B)

C) D)

E) Ninguna de estas pueden ser correctas


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3. La carga eléctrica se conserva en cualquier proceso de carga que tenga lugar en unsistema aislado; es decir, que si se produce una cierta cantidad de carga eléctricade cierto signo en un cuerpo, también debe producirse una igual cantidad de carga

eléctrica de signo contrario en el otro cuerpo.

Marcos Guerrero 19

Barra de vidrio

Pedazo de seda

Sistema cerrado

Inicialmente la barra de vidrio y el pedazo de seda están descargados eléctricamente.


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Marcos Guerrero 20

Barra de cauchoPedazo de lana

Sistema cerrado

Inicialmente la barra de caucho y el pedazo de lana están descargados eléctricamente.

Ley de conservación de la carga eléctrica: ″ La carga eléctrica en un sistemadebido a un proceso se mantiene constante , es decir, no se crea ni se destruye,

sino que se transfiere de un cuerpo a otro.″


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4. Ley de cuantización de la carga eléctrica: ″ La carga eléctrica estácuantizada, es decir, la carga eléctrica que adquiere un cuerpo es unmúltiplo entero de la carga del electrón″

q = N e

q: es la carga eléctrica del cuerpo.

N: es un número entero.

e: es la carga eléctrica del electrón.

Marcos Guerrero 21


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Marcos Guerrero 22


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PROCESOS PARA CARGAR UN

CUERPO ELÉCTRICAMENTE.Hay varios tipos:

•Por efecto piezoeléctrico.

•Por efecto fotoeléctrico.•Por efecto termoiónico.

•Por rozamiento o frotamiento o fricción.

•Por contacto.

•Por inducción.

Marcos Guerrero 23


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FROTAMIENTO O FRICCIÓN

O ROZAMIENTO.Es la ionización de la materia producida por los choques de los átomos de uncuerpo sobre los átomos de otro cuerpo.

Marcos Guerrero 24


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POR CONTACTO.

Es la transferencia de carga eléctrica de un cuerpo cargado a otro cuerpocargado o neutro y que necesita de un contacto físico.

Conclusión: Cuando 2 cuerpos conductores idénticos se ponen contactoy luego se separan, la carga total del sistema se divide en partes iguales acada uno de los cuerpos.

EJERCICIO.Si dos esferas metálicas idénticas de cargas – 14 μC y +6 μC respectivamente, Se

ponen en contacto entre sí, y luego se las separa. Determine la cantidad de

electrones que se transfirieron de una

esfera a otra.

Marcos Guerrero 25


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Marcos Guerrero 26


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2 Bolas idénticas de metal tienen cargas eléctricas de +5

C y -1

C respectivamente. Cada una siente una fuerza de magnitud F.

A: La misma que antes.B: Se intercambian las cargas eléctricas: la primera se vuelve -1 C ,

y la segunda se vuelve +5 CC: +3 C en cada una.D: +2 C en cada una.E: No hay suficiente información

Ahora se ponen en contacto entre si y luego regresan asus posiciones originales. ¿Cuál es la carga de cadauno ahora?

r

+5C -1C


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INDUCCIÓN Y CONEXIÓN A

TIERRA.

Marcos Guerrero 28


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INDUCCIÓN.

La inducción es un proceso en el cuál la carga eléctrica se distribuye deotra forma en el material conductor. Con ayuda de la conexión a Tierra se

puede cargar el material conductor.

Si acercamos un objeto con carga negativa a una superficie conductora, aúnsin contacto físico, los electrones se movilizan hacia la derecha en lasuperficie conductora.

Marcos Guerrero 29


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Marcos Guerrero 30

En el proceso de inducción de carga no se altera la carga neta del conductor sinoque se distribuye de otra manera.

Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga porinducción. La parte inferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga

positiva en la superficie terrestre.


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Marcos Guerrero 31


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CONEXIÓN A TIERRA.

Marcos Guerrero32


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Marcos Guerrero 33

Cuando un conductor A se conecta a otro conductor neutro B mediante unalambre conductor infinito, se dice que el conductor A se ha conectado a tierra.

Ver animación.

Una conexión a tierra neutraliza una región parcial del conductor si seacerca algún material cargado, y se neutraliza totalmente si no existealgún material cargado cerca del conductor.

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Electricidad/con_tie_anim.swfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/Clases%20de%20F%C3%ADsica/Animaciones%20en%20Flash/con_tie_anim.swfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/Electricidad/con_tie_anim.swfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/Clases%20de%20F%C3%ADsica/Animaciones%20en%20Flash/con_tie_anim.swf


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Marcos Guerrero 34


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Marcos Guerrero 35

OTRO EJEMPLO:


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A continuación se muestra un serie de pasos para poder cargar la

esfera condcutora. ¿Cual es la carga eléctrica que queda en la esfera

conductora al final?

A: + (positivo)B: - (negativo) C: 0 (Neutra)D: no se puede decidir el signo de la carga eléctrica de la

esfera conductora


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Marcos Guerrero 37


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Marcos Guerrero 38


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ELECTROSCOPIO DELAMINILLAS.

Partes de un electroscopio.

Laminillas de oro, plata oaluminio

Barra conductora

Base aislante

Carcaza de metal

Tapón aislante

Tapas de vidrio

Esfera metálica

Marcos Guerrero 39


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Es un instrumento eléctrico que sirve para:

Marcos Guerrero 40

Detectar la presencia de carga en un cuerpo.


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Marcos Guerrero 41

Explique, ¿cómo puedo cargar un electroscopio?

Determinar el signo de la carga eléctrica de un cuerpo, siempre y cuando esté

cargado inicialmente el electroscopio.


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Marcos Guerrero 42

Explique, ¿cómo puedo determinar el signo de la carga eléctrica delmaterial que se acerca al electroscopio


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OTROS TIPOS DE ELECTROSCOPIO.

Marcos Guerrero 43


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POLARIZACIÓN.Es un proceso de inducción, pero que se da en aislantes.

Cuando una barra cargada se acerca al átomo de un material aislante,el núcleo positivo sufre un ligero desplazamiento, mientras que lanube electrónica sufre una distorsión debido al desplazamiento de loselectrones. El resultado es una pérdida de simetría en el átomo,

formando lo que se llama un dipolo eléctrico. Este proceso ocurre entodos los átomos del material aislante, haciendo que un lado delmaterial aislante aparezca una carga de un signo y del otro lado unacarga del signo opuesto.

Marcos Guerrero 44


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Marcos Guerrero 45


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Marcos Guerrero 46


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LEY DE COULOMB.

2. Las 2 partículas que interactúan entre sí, están en reposo.

Es una ley que se aplica bajo las siguientes condiciones:

1. Se produce debido a la interacción entre 2 partículas con carga eléctrica.

Desde el punto de vista eléctrico se define como partícula a esferascuyos radios son extremadamente pequeños comparados con la distancia

que los separa.

R R

r

Rr

Marcos Guerrero 47


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Si las esferas A y B se cargan, la fuerza eléctricasobre la esfera A tiende a retorcer la fibra desuspensión. Coulomb canceló este efecto detorsión al girar la cabeza de la suspensión en unángulo θ necesario para mantener a las dos cargascon determinada separación. El ángulo θ esentonces una medida relativa de la fuerzaeléctrica que actúa sobre la carga que tiene laesfera A.

El aparato de la figura se lo conoce como balanzade torsión.

EXPERIMENTO DE LA LEY DE

COULOMB.

Marcos Guerrero 48


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ASPECTOS CUALITATIVOS

DE LA LEY DE COULOMB.1. La fuerza electrostática que se produce entre dos partículas

con carga eléctrica se encuentra a lo largo de la línea queune a dichas partículas.

2. La fuerza electrostática es de atracción para partículas con cargaseléctricas de signos diferentes, y es de repulsión para partículascon cargas eléctricas de signos iguales.

3. La fuerza electrostática que se produce debido a la interacción

entre las dos partículas con cargas eléctricas obedece a la TerceraLey de Newton.

Marcos Guerrero 49


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4. La fuerza electrostática es proporcional al producto de lasmagnitudes de las 2 cargas eléctricas que interactúan entre sí.

5. La fuerza electrostática es inversamente proporcionalal cuadrado de la distancia que separa a las dos

partículas con cargas eléctricas que interactúan entre sí.

:12

F

Fuerza eléctrica en la carga eléctrica 1 debido a la carga eléctrica 2.

:21

F

Fuerza eléctrica en la carga eléctrica 2 debido a la carga eléctrica 1.

2112 F F

2112 F F

Marcos Guerrero 50


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ASPECTOS CUANTITATIVOS

DE LA LEY DE COULOMB.En base al experimento de Coulomb se llego a la siguiente ley:“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos

cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas einversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”

2

21

r

qq F

Marcos Guerrero 51


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21r

21r̂

21 F

12 F

21221

2121 r̂

r

qqk F

12212

2112 r̂

r

qqk F

De la misma manera:

En general:

r r

qqk F ˆ

2

21

Forma vectorial de la leyde Coulomb

Marcos Guerrero 52


53/109

2

21

r

qq

k F

Forma escalar de la ley de

Coulombk es la constante de Coulomb .

4

1k

ε es la permitividad absoluta del medio.

or

εr es la permitividad relativa del medio y εo es la permitividad absoluta del vacío (es

aproximadamente igual a la del aire).1r

Si en el vacío εr =1, entonces ε= εo. Por lo tanto:

21212..1085,8

m N C xo y

229..109

C m N xk

Marcos Guerrero 53


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55/109

Marcos Guerrero 55

CT 25.1


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¿Qué se puede concluir del signo de Q1 y Q2?

A: una es "+", y la otra es "-"B: ambas son "+"C: ambas son "-"

D: Las dos deben de tener la misma carga

Dos bolas de masas iguales están cargadas y se encuentranen la posición mostrada en la figura

CT 25.1


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Dos bolas de masas iguales están cargadas y se encuentranen la posición mostrada en la figura

¿Qué se puede decir acerca de Q1 y Q2?

A: Q1 debe ser igual a Q2

B: Q1 debe ser mayor a Q2C: Q1 no puede ser igual a Q2D: No hay suficiente información

CT 25.2


58/109

2 calcetines se ve que se atraen . ¿Cual de los siguientes

enunciados debe ser verdad?

A) Ambos calcetines tienen necesariamente cargas eléctricas distinta

de cero del mismo signo.

B) Ambos calcetines tienen necesariamente cargas eléctricas

distinta de cero de signos diferentes

C) Un calcetín posee carga eléctrica y el otro calcetín tiene cargaeléctrica neutra

D) Ninguna de las afirmaciones anteriores debe ser verdad.


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Dos protones se encuentran cerca unos de otros. Cada uno siente una

repulsión electrostática de magnitud Felec y una atracción

gravitacional de magnitud Fgrav, debido al otro protón. Al alejarse las

cargas, la razón

++

Felec

Fgrav

A) Incrementa

B) Disminuye

C) Se mantiene constante


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3 cargas Q1, Q2, y Q3 están en línea como se muestran en la siguiente figura

Q1 (+) Q2 (+)

r

Q3 (-)

r

Se dan los signos de las cargas eléctricas, pero no se sabe susmagnitudes. La fuerza neta sobre Q2 es hacia la

A: derechaB: izquierdaC: no hay suficiente información


61/109

Considerar las siguientes situaciones, 1, 2 & 3

+Q

+Q

+Q

+q

+2q

+4q

r

2r

2r

1

2

3

¿Cual carga (+Q) siente la

mayor fuerza?

A) +q (situación 1)B) +2q (situación 2)C) +4q (situación 3)D) Dos situaciones.E) En las 3 situaciones.


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Considerar el siguiente sistema de cargas eléctricas.

+q

+Q -Q

h

s/2 s/2

¿Cual vector representa la fuerza neta sobre la carga +q?

A

B

C

DE


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Marcos Guerrero 63


64/109

Marcos Guerrero 64


65/109

CAMPO ELÉCTRICO.

Marcos Guerrero 65


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Definición:

La unidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional es el N.C -1.

Marcos Guerrero 66

El vector campo eléctrico en un punto p en el espacio se define

como el cociente entre la fuerza eléctrica que experimenta unacarga de prueba positiva y la carga de prueba.

F E

oq

oq

F E


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¿Qué dirección tiene el vector campo eléctrico?

La dirección del campo eléctrico será la misma de la fuerza eléctrica queexperimenta la carga de prueba.

Marcos Guerrero 67


68/109

¿Qué limitaciones hay con respecto a la carga de prueba?La carga de prueba debe ser tan pequeña pero tan pequeña que noaltere la distribución de carga de un cuerpo y por lo tanto no se alteraal campo eléctrico en el espacio.

¿Qué signo tiene carga de prueba?

La carga de prueba es positiva.

Marcos Guerrero 68


69/109

Recordemos :

r r

qqk F o ˆ

2

Ahora :

oq

F E

Ecuación 1

Ecuación 2

Reemplazando la ecuación 1 en la ecuación 2 tenemos:

r r

qk E ˆ

2

Forma vectorial del campoeléctrico

2r

qk E

Forma escalar del campoeléctrico

Marcos Guerrero 69


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Marcos Guerrero 70


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El campo eléctrico en un punto p en el espacio no depende de la carga de prueba. Depende de la carga que crea el campo y de la distancia deseparación entre la carga que crea el campo y el punto p.

PRINCIPIO DE

SUPERPOSICIÓN.“El campo eléctrico resultante en un punto en el espacio debido a variascargas eléctricas puntuales es igual a la suma vectorial de los camposeléctricos producidos por cada carga eléctrica puntual”.

Marcos Guerrero 71


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1q

2q

N q

1 E

2 E

N E

N: número de partículas

p

N R

E E E E

.....21

i

N i

i R

E E

1

Marcos Guerrero 72

CT 25.9


73/109

Un dipolo electrico (+Q y –Q separados a una distancia s) se

colocan en el eje x, tal como se muestra en la figura.

+Q -Q+x

-q

Una carga de prueba negativa – q se coloca a la derecha del dipolo

eléctricos. La carga de prueba sienta una fuerza haciaA) cero. B) a la derecha. C) a la izquierda.

s

CT 25.10 - Efield


74/109

Un dipolo electrico (+Q y –Q separados a una distancia s) se

colocan en el eje x, tal como se muestra en la figura.

+Q -Q+x

La carga de prueba de la derecha es ahora retirada. El campo eléctrico en la

posición donde la carga de prueba estaba es:

A) cero B) hacia la derechaC) hacia la izquierda D) hacia arribaE) hacia abajo

s


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Marcos Guerrero 75

Í


76/109

LÍNEAS DE FUERZA

ELÉCTRICA O LÍNEAS DECAMPO ELÉCTRICO.

Son líneas imaginarias que se las utiliza para visualizar como se distribuye el campoeléctrico en cierta región del espacio.

¿Qué son las líneas de campo eléctrico?

Marcos Guerrero 76


77/109

Equipo paravisualizar las líneas

de campo eléctrico

Materiales básicos:

Electrodos

Fuente de voltaje

Aceite

Semillas de grama

Marcos Guerrero 77

Í


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PROPIEDADES DE LAS LÍNEAS

DE FUERZA ELÉCTRICA Las líneas de campo eléctrico siempre salen de una carga eléctrica positiva(fuentes de líneas de campo eléctrico) y llegan a una carga eléctrica negativa(sumidero de líneas de campo eléctrico).

Marcos Guerrero 78

El número de líneas de campo eléctrico que salen o entran a una carga eléctrica es


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El número de líneas de campo eléctrico que salen o entran a una carga eléctrica es proporcional al valor de dicha carga eléctrica.

1q 2q

161 q

82 q

22

1 q

q

21 2qq

Marcos Guerrero 79


80/109

1q 2q

1

2

1

q

q

21 qq

Marcos Guerrero 80


81/109

1q 2q

12

1 qq

21 qq Marcos Guerrero 81

El número de líneas de campo eléctrico que atraviesan una superficie unitaria


82/109

El número de líneas de campo eléctrico que atraviesan una superficie unitaria(A=1m2) perpendicular a las líneas de campo eléctrico es proporcional a laintensidad del campo eléctrico, es decir, si las líneas de campo eléctrico seencuentran muy cercanas, la intensidad del campo eléctrico es mayor y si laslíneas de campo eléctrico se encuentran muy alejadas, la intensidad del campoeléctrico es menor.

1q

2q

Marcos Guerrero 82

El lé i l i l lí d


83/109

El vector campo eléctrico en un punto en el espacio, es tangente a la línea decampo eléctrico en dicho punto.

Marcos Guerrero 83


84/109

Las líneas de campo eléctrico nunca se cruza.

Las líneas de campo eléctrico son líneas continuas cuando la carga neta delsistema es cero, y las líneas de campo eléctrico pueden empezar o terminar en elinfinito si la carga neta del sistema no es cero.

1q 2q

1q 2q

Marcos Guerrero 84


85/109

Marcos Guerrero 85


86/109


87/109

Líneas de campo eléctrico producido por

una placa finita conductora cargada

Líneas de campo eléctrico producido por 2

placas finitas conductoras, ambas concargas de distinto signo

Líneas de campo eléctrico producido por 2 placas finitas conductoras, ambas concargas del mismo signo

Marcos Guerrero 87


88/109

Líneas de campo eléctrico producido por 2 placasinfinitas conductoras, ambas con cargas de distinto

signo

Líneas de campo eléctrico producido por 2 placas

infinitas conductoras, ambas con cargas del mismosigno

Líneas de campo eléctrico producido entre un

cilindro conductor y una placa conductora, ambascon cargas de distinto signo.

Marcos Guerrero 88


89/109

Marcos Guerrero 89

PROPIEDADES DE LOS


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PROPIEDADES DE LOSCONDUCTORES EN EQULIBRIOELECTROSTÁTICO.

1. Cualquier exceso de carga eléctrica (positiva o negativa) en un conductor

aislado (sólido o hueco), siempre reside en la superficie exterior.

¿Por qué se estudia conductores en equilibrio electrostático?

-

-

- -- -

--

+

+

+ ++ +

++Tiempo aproximado de estabilización hasta que queda cargado lasuperficie de un conductor: 10-8 s

Marcos Guerrero 90


91/109

2. El campo eléctrico en el interior de un conductor con carga eléctricaes cero.

+

+++

++

++

+

+++

E = 0

-

--

--

-

----

-

-E = 0

¿Qué ocurre si un conductor neutro sólido o hueco se coloca en elinterior de un campo eléctrico uniforme?

0 E E i

El campo eléctrico en el interiordel conductor es nulo

Marcos Guerrero 91


92/109

Imaginemos que tenemos una esfera conductora hueca de radio interior a yradio exterior b con un carga de +2q, tal como se muestra en la figura. Si

por algún método colocamos una carga de – q en el centro de la esfera.

Indique si el campo eléctrico es cero entre el radio interior a y el radioexterior b de la esfera.

E = 0

Marcos Guerrero 92


93/109

Marcos Guerrero 93


94/109

Marcos Guerrero 94


95/109

3. El campo eléctrico en la superficie de un conductor con carga eléctrica es perpendicular a la superficie del conductor y tiene magnitud de , dondeσ es la densidad de carga superficial, y se define como el cociente entre lacarga eléctrica q y el área A que ocupa la carga eléctrica.

o

A

q

2.

..

mC

I S

Marcos Guerrero 95


96/109

4. En un conductor asimétrico (forma irregular) con carga eléctrica, lacarga eléctrica tiende a acumularse más en las puntas.

Marcos Guerrero 96

Ó


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Es un dispositivo formado por una o más barras metálicas terminadas en punta yunidas entre sí y conectados a tierra, o al agua, mediante conductores metálicos, yque se coloca sobre los edificios o los buques para preservarlos de los efectos delrayo.

APLICACIÓN: EL PARARRAYO.

Marcos Guerrero 97

CAMPO ELÉCTRICO


98/109

CAMPO ELÉCTRICO

PRODUCIDO POR UNA ESFERACONDUCTORA CON CARGAELÉCTRICA.

Imaginemos que tenemos una esfera conductora sólida de radio a conuna carga eléctrica de +Q. Determine el campo eléctrico para regiones enel interior y exterior de las esfera conductora.

Marcos Guerrero 98

C t di d l i d i


99/109

Comenzaremos estudiando el primer caso, es decir, para r < a

El campo eléctrico es cero en el interior de un conductor con carga

eléctrica.

0 p E

0

p E

Ecuación escalar

Ecuación vectorial

Marcos Guerrero 99

Ahora para el caso r ≥ a


100/109

Para una esfera conductora con carga uniformemente distribuida, el campoeléctrico fuera de la esfera se comporta de manera similar que para unacarga puntual.

Ahora para el caso r ≥ a

2r

Qk E p

r r Qk E p ˆ2

Ecuación escalar

Ecuación vectorial

Marcos Guerrero 100


101/109

Marcos Guerrero 101


102/109

ELECTRODINÁMICA

Marcos Guerrero102

PARTÍCULAS CON CARGA


103/109

PARTÍCULAS CON CARGA

ELÉCTRICA EN EL INTERIORDE UN CAMPO ELÉCTRICOUNIFORME.

El campo eléctrico uniforme es generado por dos placas conductoras infinitascon cargas eléctricas de igual magnitud y de distinto signo.

Imaginemos que tenemos dos placas conductoras infinitas cargadaseléctricamente y que se colocan en posición horizontal. En el

interior del campo eléctrico uniforme se coloca una carga eléctrica+q. Explique como será el tipo de trayectoria de la carga eléctrica.

E

Marcos Guerrero103


104/109

E q F E

Ecuación vectorial E q F E

Ecuación escalar

Marcos Guerrero104

: es la fuerza eléctrica que experimenta la carga eléctrica que se encuentra en E F


105/109

q p g qel interior del campo eléctrico uniforme.

: es la carga eléctrica que se encuentra en el interior del campo eléctrico

uniforme.: campo eléctrico uniforme.

q

E

¿Qué dirección tiene el vector campo eléctrico?

Depende del signo de la carga eléctrica, es decir, si la carga eléctrica es

positiva la fuerza eléctrica y el campo eléctrico tienen la misma dirección, encambio, si la carga eléctrica es negativa la fuerza eléctrica y el campo eléctricotienen direcciones opuestas.

¿Qué factores influyen en la trayectoria de una carga que se encuentra

en un campo eléctrico uniforme?

Para conocer el tipo de trayectoria de una partícula cargada que se encuentra enel interior de un campo eléctrico uniforme es necesario saber la velocidad inicialy la fuerza resultante que actúa sobre la carga eléctrica.

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