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Campo Eléctrico I

Nathaly Tomalá Spanish

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