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Campo eléctrico y carga eléctrica: ley de Coulomb

Itzel Reyes Arriaga Spanish

Flowchart content

Campo Eléctrico
Carga Eléctrica
Campo eléctrico debido a una distribución continua de carga
Ley de Coulomb
Conductores y Aislantes
Campo eléctrico
Dipolo eléctrico
Líneas de campo
Una propiedad física propia de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas.
¿Qué es una carga eléctrica ?
Tipos de carga eléctrica,
Positivas llamada Electrón -e
Negativas llamada protones +e
Su carga eléctrica es
-e =1.60 x10-19 C
Su carga eléctrica es
+e =1.60 x10-19 C
La carga se conserva, en cualquier proceso, no se crea ni se destruye solo se trasforma.
Cargas del mismo signo se repelen.
Cargas de signo opuesto se atraen.
Conductores eléctricos son materiales en los cuales los electrones pueden moverse con libertad.
Aislantes eléctricos aquellos materiales en los que todos los electrones están unidos.
Semiconductores materiales cuyas propiedades se ubican entre las aislantes y conductores.
Ejemplos
Ejemplos
Ejemplos
Cobre, plata, tierra (suministra una cantidad ilimitada de carga )
Silicio, germanio.
Vidrio, hule, madera.
ELECTRIFICACIÓN DE LA MATERIA
Electrización por frotamiento.
Electrización por inducción
Electrización por contacto.
Cuando frotamos un cuerpo con otro cuerpo pueden pasar cargas eléctricas (electrones) de un cuerpo al otro. Uno queda cargado positivamente (el que pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana electrones).
Si se tocan los cuerpos las cargas de distinto signo que están próximas se anulan, y el resultado es que ambos cuerpos quedan cargados con la misma carga por transferencia de cargas de un cuerpo al otro.
Cuando acercamos un cuerpo con carga eléctrica a otro cuerpo en éste se produce una separación de cargas. Las cargas del mismo signo se alejan y las cargas de distinto signo se acercan al cuerpo electrizado. Estas últimas, que están más cerca del cuerpo electrizado, hacen que los dos cuerpos se atraigan.
La ley de Coulomb debe su nombre al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien en 1875 enunció esta ley, y que constituye la base de la electrostática:
¿Para que sirve ?
Se calcula cual será la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas.
F= fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N).
k = es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad.
q = valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C).
r = distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m)
El campo eléctrico en una posición indica la fuerza que actuaría sobre una carga puntual positiva unitaria si estuviera en esa posición.
El campo eléctrico debido a un sistema de cargas es un punto se define como la fuerza neta F, ejercida por aquellas cargas sobre una carga testigo positiva q0 dividida por q0
¿Para que sirve ?
Campo eléctrico debido a una carga puntual.
Campo eléctrico debido a un sistema de cargas.
Es la suma vectorial de los campos debidos a las cargas individuales.
Para poder visualizar gráficamente el campo eléctrico , Michael Faraday (1791-1867) propuso una representación por medio de líneas denominadas líneas de campo o líneas de fuerza.
Las propiedades de las líneas de campo
º El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
º Las líneas no pueden cruzarse ni cortarse en ningún punto.
º El número de líneas que salen o entran en la carga es proporcional al valor de esta.
º Cuanto más juntas estén las líneas, más intenso será el campo.
º En el caso en que la líneas de campo sean paralelas, el valor del campo eléctrico es constante.
º Las líneas parten de las cargas positivas y entran en las cargas negativas
En una carga positiva las fechas se van hacia afuera
En una carga negativas las fechas se van hacia adentro
Con cargas distintas se separan (repelen)
Con cargas iguales se unen (atraen)
El dipolo eléctrico está formado por dos cargas iguales y de signo opuesto, separadas una distancia “L”
Momento dipolar eléctrico
Energía potencial de un dipolo
Campo de Dipolo Eléctrico
El producto de Fuerza por distancia que en este caso la Fuerza será repulsiva o atractiva respecto de la carga eléctrica, por la distancia entre las cargas:
Un dipolo en un campo eléctrico uniforme experimenta fuerzas iguales y opuestas que tienden a girar el dipolo, de modo que es un momento dipolar P tiende a alinearse con el campo eléctrico E
Si tomamos como será la energía potencial la que corresponde a teta es igual a 90° entonces la energía potencial de un dipolo es:
En un campo eléctrico uniforme, la fuerza neta que actúa sobre un dipolo es cero, pero existe un momento R dado por
La formula en general es.
Las moléculas polares, tales como el H2O poseen momentos dipolares permanentes, ya que en ellas no coinciden los centros de la carga positiva y negativa. Se comportan como simples dipolos en un campo eléctrico.
Las moléculas no polares carecen de momentos y polares permanentes, pero adquieren momentos bipolares inducidos en presencia de un campo eléctrico.
Cuando tenemos una distribución continua de cargas debemos considerar las variaciones infinitesimales del campo eléctrico que se producen en el espacio debidas a las variaciones infinitesimales de la distribución continua de carga:
El campo eléctrico debido a una línea cargada de longitud finita
Esta es la expresión general que nos permite determinar el campo eléctrico en cualquier situación.
Campo eléctrico en el eje de un anillo cargado
Campo eléctrico creado por una carga lineal finita
campo eléctrico en el eje de un disco cargado
Ley de Gauss
La ley de Gauss, también conocida como teorema de Gauss fué enunciada por el matemático alemán Karl Friederich Gauss (1777-1855).
Determinó en esta ley una relación entre el flujo electrico que atraviesa una superficie cerrada y la carga eléctrica que se encuentra en su interior.
Flujo del campo eléctrico
Ley de Gauss
Se define de manera análoga al flujo de masa. El flujo de masa a través de una superficie S se define como la cantidad de masa que atraviesa dicha superficie por unidad de tiempo.
Constante de Coulomb y permitividad del vacío.
Ley de Gauss y ley de coulomb
Itzel Gabriela Reyes Arriaga Matricula : 201918790