Capitulo 1 "Ley de Coulomb

Capitulo 1 "Ley de Coulomb

1. La electricidad y el magnetismo se desarrollan independientemente una de la otra hasta 1820.

2. Hans Christian Oersted (1777-1851) observó una relación entre ellas, dando paso a una nueva ciencia denominada Electromagnetismo

3. Carga eléctrica

   • Existen dos clases de cargas, positivas y negativas
     • Cargas de mismo signo se repelen
     • Cargas de diferente signo se atraen
     • Los cuerpos con carga positiva repelen a otros cuerpos con carga positiva, y los cuerpos con carga negativa repelen a otros cuerpos con carga negativa
       • En cambio si un cuerpo que tenga una carga de cualquier signo atrae a otro con una carga de signo opuesto
   • Benjamín Franklin; denomino lo siguiente:
     • A la carga que aparece en el vidrio frotado con seda, se llama carga positiva.
     • A la carga que aparece en la ebonita frotado con piel, se llama carga negativa.

4. Conductores y aisladores

   • En los conductores eléctricos, las cargas se pueden mover libremente a través del material, mientras que en los aisladores no pueden hacerlo. Los aisladores son llamados también dieléctricos.
     • Ejemplos de conductores: metales, cuerpo humano y la tierra.
     • Ejemplos de aisladores: vidrio, ebonita, plásticos, etc.
     • Hay una clase de materiales, llamados semiconductores que es intermedio entre los conductores y los aisladores. Ejemplos de semiconductores: silicio, germanio, gali
       • En los metales, sólo la carga negativa se puede mover.
       • La carga positiva es tan inmóvil como lo es en el vidrio o en cualquier dieléctrico. Los transportadores de cargas en los metales son los electrones libres (electrones de la última capa)
       • Los electrones son aquellos que tienen carga negativa y se lo representa con el símbolo e-.
       • En algunos conductores tales como los electrolitos, se pueden mover tanto las cargas positivas como las negativas.

5. Inducción de cargas

   • La materia en su estado normal o estado neutro, contiene cantidades iguales de carga positiva y negativa.

6. TIERRAS

   • Tierra es cuando los electrones del cuerpo C no interfieren en el cuerpo A, es decir, el exceso de cargas del material A se van a tierra.

7. LEY DE COULOMB

   • Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806), en 1785, midió por primera vez cuantitativamente las atracciones y repulsiones eléctricas y dedujo la ley que los rige, utilizando la balanza de torsión.
     • Si el radio r es mucho menor que la distancia d que los separa, q1 y q2 se les va a llamar partículas y la fuerza ejercida entre las dos partículas q1 y q2 (figura1.9) son iguales en magnitud pero sentido opuesto, independiente de la magnitud de las cargas.
       • Propiedades de la fuerza entre dos partículas cargadas
         • 1. La dirección de la fuerza sigue la línea que las une.
         • 2. La magnitud de la fuerza varía en proporción inversa al cuadrado de la distancia entre ellas.
         • 3. La fuerza es directamente proporcional a la carga en cada partícula.
         • 4. Para una distancia de separación dada, la magnitud de la fuerza aunque no su sentido es independiente del signo de la carga.
         • 5. Las fuerzas entre dos cargas es independiente de la presencia de otras cargas.
   • Los primeros resultados experimentales de Coulomb pueden representarse tal como lo indica la ecuación
     • F es la magnitud de la fuerza que obra en cada una de las dos cargas q1 y q2, d es la distancia que las separa
       • Estas fuerzas actúan en la misma dirección, es decir, en la línea que une las dos cargas pero apuntan en sentidos contrarios. Nótese que la magnitud de la fuerza en cada carga es la misma, aún cuando las cargas pueden ser muy diferentes (en magnitud y signo).
       • Coulomb también estudió cómo variaba la fuerza eléctrica con el tamaño relativo de las cargas aplicadas en las esferas de su balanza de torsión
       • La unidad de carga en el sistema mks es el coulomb (coul). Un coulomb se define como la cantidad de carga que pasa por una sección transversal dada de un alambre en un segundo si circula por el alambre una corriente constante de un ampere. La carga se representa en la ecuación
         • donde, q representa la carga en coulomb, i es la corriente en amperios y t es el tiempo en segundos. La carga eléctrica del electrón e-  carga eléctrica del protón e- = 1.6021 x 10-19 Coul
   • La ley de Coulomb en forma vectorial
     • La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.
   • LEY DE COULOMB PARA CONJUNTOS DE PARTÍCULAS CARGADAS
     • La ley de Coulomb se aplica individualmente para cada par de partículas. Suponiendo que las cargas q1, q2 y q3 se encuentran en los vértices de un triángulo isósceles (r12=r13) y además tienen signos iguales, calcular la fuerza total sobre la carga q1, producidas por las cargas q2 y q3. Para dibujar los vectores F12 y F12, utilizamos los signos de las cargas q1, q2 y q3.

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