ELECTROSTÁTICA

ELECTROSTÁTICA

1. ELECTROSTÁTICA

   • Es una rama del electromagnetismo que se encarga de los fenómenos relacionados con las cargas en reposo.
   • Creación de Estados eléctricos
     • Un átomo puede ganar o perder electrones o protones
       • Es más fácil el desprendimiento de un electrón que de un protón
         • Por estar más alejado del núcleo y por no estar encerrado en él.
     • A. Estado eléctrico negativo si el # e- > # e+
     • B. Estado eléctrico positivo si el # e- < e+
     • C. Un cuerpo es eléctricamente neutro si el #e- = e+
   • Cuerpos
     • Cargado
       • En varios átomos de un cuerpo se procede a quitar o agregar electrones.
     • Conductores
       • Dejan circular los electrones en su interior, por ende, no se pueden cargar.
     • Aisladores
       • Al ser cargados conservan esa carga en el sitio de penetración.
   • Aplicaciones para la vida
     • Las plantas procesadoras de alimentos
       • Proporciona un mejor cubrimiento de los productos y un ahorro de químicos.
     • La desinfección de los barcos y los aviones
       • Servicios electrostáticos ofrecen a sus clientes mayor seguridad y salud.
     • Los centros médicos desinfectan con dispositivos electrostáticos al personal
       • Sólo electroestáticamente se permite al desinfectante cubrir completamente las formas complejas y llegar a todas las superficies, penetrando en grietas y rincones.

2. CARGA ELÉCTRICA

   • Es una propiedad esencial de la materia, responsable de producir las interacciones electrostáticas.
   • Electrificación por Frotamiento
     • (1) Al frotar una barra de vidrio con un trozo de tela o (2) una barra de plástico (ebonita) con un trozo de piel de animal, las barras estarán en capacidad de atraer a otros cuerpos muy pequeños colocados en sus proximidades
       • El vidrio cede electrones al pedazo de tela, quedando cargado positivamente.
       • El trozo de piel es quien cede electrones quedando la barra de plástico cargada negativamente.
   • Electricidad por Contacto
     • La barra y el cuerpo quedan con la misma carga.
   • Electrización por Inducción
     • Con una barra de plástico
       • Después de seguir una sucesión de pasos, se obtiene como resultado:
         • El cuerpo queda en estado positivo.
         • El cuerpo quedan en estado negativo.
     • Con una barra de vidrio
   • Propiedades
     • 1. La carga está cuantizada
       • Existencia sólo de cargas múltiplos del electrón.
         • q= # (perteneciente al conjunto Z). e-
           • La carga de un electrón es:
     • 2. La carga permanece constante
       • En cualquier proceso la cantidad neta de carga producida es cero.
     • 3. La carga se localiza en la superficie
       • En todo cuerpo conductor la carga se distribuye en su superficie exterior.
     • 4. La carga presenta la invariancia
       • La carga de una partícula permanece siempre igual.
         • qf=qo
   • Unidades
     • MKS
       • Coulomb (Coul).
     • CGS
       • Stacoulomb (Stc).
         • Conversión
   • Aplicaciones para la vida
     • Frotar el cabello con un peine
       • El cabello pierde electrones y el peine los gana
         • Electricidad estática.
     • Cuando se toca algún objeto metálico se siente un toque eléctrico
       • El objeto está cargado eléctricamente y al tocarlo se va la carga eléctrica a tierra a través del propio cuerpo.
     • Cuando una persona se carga eléctricamente por fricción con el aire o con algún tipo de material y se acerca a otra persona
       • Se emite una descarga eléctrica debido a la diferencia de cargas entre los dos.

3. LEY DE COULOMB

   • La fuerza de atracción o de repulsión de dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que les separa.
   • Partículas Elementales
     • • Electrón
       • Protón
       • Neutrón
   • Fórmula
   • Unidades
     • MKS
       • Coulomb (Coul).
     • CGS
       • Stacoulomb (Stc).
   • Aplicaciones para la vida
     • Al usar imanes.
     • Cuando sentimos corriente pasar por nuestro cuerpo.
     • Cuando dos cargas se atraen debido a su polaridad.

4. CAMPO ELÉCTRICO

   • Alrededor de una carga o cuerpo cargado existe una región donde se ponen de manifieso los fenómenos electrostáticos; a esta región se la llama campo
     • Si en un punto de esa región se coloca una carga de prueba qo (positiva y sumamente pequeña) se producirá, sobre ella, una fuerza eléctrica.
   • El vector campo eléctrico se define como aquel que viene dado por la relación entre la fuerza eléctrica y el valor de la carga de prueba.
   • Unidad en el sistema MKS
     • Nw/coul
       • Campo eléctrico que produce sobre la carga de 1 coul colocada en su seno la fuerza de 1 Nw.
   • Líneas de fuerza
     • Líneas imaginarias que dan de forma sencilla una idea clara e intuitiva de la estructura del campo eléctrico que rodea la carga.
     • Propiedades
       • El # de líneas de fuerza que atraviesan una superficie se dibujan proporcional al valor del campo.
       • Las líneas de fuerza se dibujan saliendo de las cargas positivas y llegando a las negativas.
       • El vector campo eléctrico es tangente a la línea de fuerza en el punto que se considere.
       • Por un punto de un campo eléctrico pasa una línea de fuerza.
   • Aplicaciones para la vida
     • TV o la radio
       • Campos eléctricos radiados que viajan por el espacio.
     • El radar
       • Manda una señal (una onda con campo eléctrico) y la capta un avión.
     • La impresora
       • Un campo eléctrico que le manda la posición exacta en el papel.
   • Fórmulas

5. MOVIMIENTO DE UNA CARGA PUNTUAL DENTRO DE UN CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

   • Una carga penetra perpendicularmente a un campo uniforme con velocidad inicial vo
     • El campo eléctrico ejercerá sobre la carga una fuerza, ésta producirá una acelaración en la carga.
   • Vo=0m/s
     • El movimiento es análogo al de un cuerpo que cae libremenete en un cuerpo gravitatorio.
   • Fórmulas
   • Unidades
     • MKS
       • Distancia= m Velocidad = m/s Tiempo= s
         • Aceleración=
   • Aplicaciones para la vida
     • Encender un televisor.
     • Encender una bombilla.
     • Accionar circuitos.

6. FLUJO ELÉCTRICO-LEY DE GAUSS

   • Superficie cerrada dentro de un campo eléctrico
     • Se divide en pedazos sumamente pequeños y cada uno de esos se asocia con un vector
       • Vector superficie
         • Magnitud equivalente al valor de esa pequeá superficie y perpendicular a la misma. Con sentido hacia afuera.
   • Fórmulas
     • El campo que atraviesa la superficie, la cual tiene asociado el vector S.
   • Flujo mínimo
     • El vector campo y el vector superficie son antiparalelos.
   • Flujo máximo
     • El vector campo y el vector superficie son paralelos.
   • Flujo nulo
     • El vector campo y el vector superficie son perpendiculares.
   • Ley de Gauss
   • Unidades
     • MKS
       • Campo eléctrico= Nw/coul carga eléctrica = coul fuerza= Nw
         • Flujo.
   • Aplicación para la vida
     • Generador de van de Graff
       • Utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica.

7. POTENCIAL Y DIFERENCIA DE POTENCIAL

   • La diferencia de potencial se define como: la relación entre el trabajo realizado para mover la unidad de carga de un punto a otro de un campo eléctrico a velocidad constante
     • El potencial es aquel que se genera cuadno se realiza el trabajo de 1 Joule para mover, a velocidad constante, la carga de prueba de 1 coul desde el infinito hasta el punto considerado.
       • Es una magnitud escalar.
   • El trabajo no depende de la trayectoria sino de la fuerza y el desplazamiento.
   • Fórmulas
   • Unidades
     • MKS
       • Voltio (volt).
     • CGS
       • Statvoltio (stv).
         • Conversión
   • Aplicaciones para la vida
     • Iluminación de viviendas y alumbrado público.
     • Sistema de transporte masivo
       • Cable-tren, monorriel, transporte subterráneo y superficial.
     • Generación de calor o frío mediante sistema de control ambiental
       • Potencia demandada por el equipo de aire acondicionado que se produce durante el funcionamiento del mismo.
   • Potencial de un conductor esférico.

8. CAPACIDAD ELÉCTRICA

   • Relación constante entre la carga que se suministra a un conductor aislado y el potencial que este adquiere
     • Propiedad de los conductores por medio de la cual se puede acumular en ellos cierta carga de forma tal que la carga y el potencial crezcan en la misma relación.
   • Fórmulas
     • En una esfera
   • Unidades
     • MKS y S.I
       • Faradio (f)
         • Capacidad eléctrica de un conductor aislado al que se le suministra la carga de un coul para aumentar su potencial en un voltio .
         • Es una unidad muy grande, en la práctica se usa en algunos submúltiplos.
           • Microfaradio
   • Aplicaciones para la vida
     • Baterías
       • Capacidad de acumular energía
         • Generan una corriente eléctrica.
     • Condensador eléctrico
       • Capacidad de acumular energía sustentando un campo eléctrico.
     • Resorte motor
       • Permite almacenar energía cuando se enrolla.

9. CONDENSADORES

   • Es una configuración dada de conductores a potenciales diferentes.
   • Esféricos
     • 2 esferas concéntricas de radios diferentes y de cargas de signos contrarios.
       • Fórmulas
   • De placas paralelas
     • Es directamente proporcional al área de las placas e inversamente proporcional a la distancia entre ellas.
       • Fórmulas
   • En serie
     • La carga total es la misma en todos los condesadores.
     • El voltaje a los extremos del conjunto es igual a la suma de los voltajes parciales.
     • El inverso de la capacidad del conjunto es igual a la suma de los inversos de la capacidad de cada condensador.
   • En paralelo
     • La carga total es igual a la suma de las cargas de cada condensador.
     • El potencial a los extremos del conjunto es equivalente al potencial aplicado a cada condensador.
     • La capacidad del conjunto es equivalente a la suma de la capacidad de cada condensador.
   • Unidades
     • MKS
       • Faradio (f)
         • Microfaradio
   • Aplicaciones para la vida
     • Fltros de alimentadores de corriente
       • almacenan la carga, moderan el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.
     • Circuitos
       • Conducen corriente alterna pero no corriente continua.
     • Laptops y celulares
       • Permite mantener su funcionamiento durante horas e incluso días.
   • Energía acumulada en un condensador
     • Este trabajo es la enrgía potencial del condensadpr cargado
       • Esa energía generalmente se mide en electrón-voltio.

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