Campo Eléctrico I

La electricidad abarca la mayor parte de la vida cotidiana de los seres humanos, es necesaria y fundamental para el desarrollo de diversas actividades.
1. Automóviles híbridos
2. Plantas de producción eléctrica
3. Funcionamiento de equipos tecnológicos
4. HISTORIA
  1. Los griegos realizaron experimentos de diversos tipos entre ellos frotar el ámbar haciendo que este atraiga objetos pequeños.
    1. Vocablo griego: Eléctrico – Elektrón
ELECTROSTÁTICA
1. Carga Eléctrica
  1. Cualquier objeto tiene una cantidad normal de electricidad y que al estar próximos dos objetos estos dependiendo de su carga pueden repelerse o atraerse.
    1. Carga positiva + carga negativa = atraen
    2. Carga positiva + carga positiva = repelen
    3. Carga negativa + carga negativa = repelen
    4. Contacto por rozamiento
      1. Transferencia de electrones de la zona superior a la parte inferior
  2. Interacciones electromagnéticas entre partículas
2. Cuantización de la carga
  1. La carga se presenta en números enteros en base a la unidad fundamental de la carga que es el electrón.
    1. Fórmula: Q = ± Ne
      1. Q = Carga
      2. N = Número entero
      3. e = carga del electrón
  2. Átomo
    1. Protones y neutrones en su núcleo
      1. Protones (carga positiva) Neutrones (carga neutra)
    2. Electrones en su órbita
      1. Carga negativa
3. Conservación de la carga
  1. Al frotar dos objetos cada uno queda con cierto déficit o exceso de electrones.
    1. Exceso de electrones – Carga negativa
    2. Déficit de electrones – Carga positiva
    3. Ley de conservación de la carga
      1. La suma de las cargas (carga total) no cambia, manteniéndose constante
  2. Los electrones pueden crearse y destruirse, sin embargo, en estos procesos lo hacen en cantidades iguales de cargas positivas y negativas, sin alterar la carga total.
    1. Unidad de medida Coulomb [C]
      1. Forma de representar el e (unidad fundamental de carga eléctrica) e ≈ C = 1,60 x 10^(-19)
Conductores y Aislantes
1. Conductores: Materiales donde los electrones pueden distribuirse libremente
  1. Metales
2. Aislantes: Los electrones en estos materiales están sujetos a átomos próximos impidiendo su distribución en este mismo.
  1. Madera o vidrio
3. Átomo de cobre aislado
  1. Ciertos electrones que se encuentras más alejados del núcleo poseen una débil fuerza de ligadura
  2. La liberación de electrones se da debido a las interacciones entre un gran número de átomos del mismo cobre que hace que los enlaces sean más débiles
  3. Los números de electrones libre depende del átomo (un electrón por átomo)
    1. Conductor (carga neta negativa)
      1. Exceso de electrones libres
    2. Conductor (carga neta positiva)
      1. Déficit de electrones libres
Carga por inducción
1. Conservación de la carga
  1. Cargar un conductor
2. Ejemplo
  1. Esferas metálicas con carga neutra que están en presencia de una barra cargada – los electrones pasan de una esfera a otra.
    1. Conductor de cargas separadas iguales y opuestas – polarizado
  2. Barra cargada positivamente
    1. Atrae electrones
      1. Esfera más próxima adquiere los electrones
        Esfera más cercana carga negativa
        Esfera más lejana carga neta igual, pero positiva
3. Tierra - suministro de carga libre abundante
  1. Conductor en contacto con la tierra
    1. Transferencia de electrones desde el suelo seguido de la interrupción de la conexión a tierra.
LEY DE COULOMB
1. La carga puntual ejerce una fuerza sobre otra a lo largo de las líneas que junta ambas cargas, esta misma fuerza cambia de forma inversa con el cuadrado de la distancia que separa dichas cargas y se considera proporcional al resultado de las mismas.
  1. Repulsiva – Cargas del mismo signo
  2. Atractiva – Cargas de signos opuestos
  3. Ley de Coulomb – Ley de Newton
    1. Dependen de la inversa del cuadrado de la distancia
      1. La fuerza gravitatoria es pequeña a diferencia de la fuerza eléctrica, pero aún así la gravedad es la fuerza dominante a nivel astronómico en relación a los planetas y demás.
Fuerza ejercida por un sistema de cargas
1. Regido por un sistema de cargas
  1. La fuerza neta que actúa en las cargas es la suma vectorial de las individuales ejercidas ejercida en dicha carga por las faltantes del sistema
2. Estacionario
  1. Existencia de fuerzas no eléctricas sobre las carga
    1. Fuerza resultante de todas las cargas participantes = 0
Campo eléctrico
1. Vector que define la condición en un determinado espacio formada por un sistema de cargas puntuales
  1. La carga para evitar el problema de acción a distancias crea un campo eléctrico en todo su determinado espacio y este propaga una fuerza sobre las otras cargas
    1. Propagación a través del espacio con la velocidad de la luz
2. Unidad del campo eléctrico = newton por coulomb (N/C)
3. Ley de coulomb para el campo eléctrica
4. Dipolos eléctricos
  1. Sistema compuesto por cargas opuestas o iguales separados por una distancia
    1. Intensidad y orientación – momento dipolar eléctrico
      1. Módulo del campo eléctrico
        Proporcional al momento dipolar
        En torno al cubo de la distancia este decrece.
  2. Movimiento de cargas puntuales en campos eléctricos
    1. Si se coloca una partícula con carga q en un campo eléctrico este experimenta una fuerza que hace que adquiera una aceleración
      1. Relación carga-masa se puede determinar en base a la medición de su aceleración
  3. Dipolos eléctricos en campos eléctricos
    1. Moléculas polares
      1. Momento dipolar permanente
    2. Moléculas no polares
      1. No tienen momento dipolar eléctrico permanente
    3. Moléculas neutras
      1. Igual número de cargas + y –
    4. Campo eléctrico no uniforme: Al dipolo eléctrico se le ejerce una fuerza neta debido al diferente campo eléctrico que poseen sus módulos.
5. Líneas de campo eléctrico
  1. Se representa por medio de líneas que den su dirección
  2. Vector de campo E tangente a las líneas de campo eléctrico
  3. Las líneas de campo eléctrico tienden a convergen en un punto donde se concentra la carga negativa
  4. Espaciado de las líneas – intensidad del campo eléctrico
  5. Si se aleja de la carga entonces el campo eléctrico se debilita separándose así las líneas
    1. A mayor proximidad de las líneas se vuelve más intenso el campo eléctrico.

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