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Electrostatica: Ley de Coulomb y CampoElectrico.
Lic. Mg. Sc. Jose Reyes Portales
E-mail: [email protected]
January 8, 2015
Maestro en Ciencias Fsicas - J. Reyes Electrostatica: Ley de
Coulomb y Campo Electrico.
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Logro
Terminada la sesion, el alumno sera capaz de:
Identificar que la interaccionelectrica esta presente en lavida
cotidiana.
Comprender como se carganelectricamente los objetos.
Identificar dos principios funda-mentales de la naturaleza:
Laconservacion y cuantizacion dela carga.
Aprender a utilizar la ley deCoulomb para calcular la
fuerzaelectrica entre cargas.
Comprender y evaluar Campos
Electricos (CE) generados pordiversas distribuciones de
car-gas.
Utilizar la idea de las lneasde campo electrico (LCE)
paravisualizar la intensidad de losCEs.
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Agenda de sesion
1 Introduccion a las Interac-ciones Electricas.
2 Electrostatica: Cargaelectrica. Ley cualitativade la
electricidad. Mode-lo atomico. Conservaciony cuantizacion de la
cargaelectrica.
3 Ley de Coulomb.
4 Campo electrico (CE).
5 Intensidad del campoelectrico (ICE).
6 Lneas de campo electrico(LCE).
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Introduccion a las Interacciones Electricas
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Electrostatica
La electrostatica es parte de la Fsica que estudia las
InteraccionesElectricas entre los cuerpos electrizados en
reposo.
Carga electrica:
Es una Propiedad intrnseca de la materia, que puede ser
adquiridapor: Frotacion, induccion o por contacto. Decimos que el
cuerpoadquiere carga electrica o que se ha electrizado.
UNIDAD DE MEDIDA: coulomb [C].
Ley cualitativa de la electricidad
Dos cargas positivas o dos cargas negativas se repelen
mutuamente. Unacarga positiva y una carga negativa se atraen una a
la otra.
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Electrostatica
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Electrostatica: Modelo atomico
De acuerdo a este modelo, la materia esta conformada por tres
partculaselementales: Electron (e), Proton (p+) y Neutron (n0).
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Electrostatica
Conservacion de la carga
Cuantizacion de la carga
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Ley de Coulomb
La conclusion experimental de Coulomb fue:
Fe = k|q1||q2|
d2
donde:
k 9 109 Nm2/C 2
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Ley de Coulomb
La ley de Coulomb en forma vectorial sera presentada a
continuacion. As,la fuerza electrica que la carga q1 ejerce sobre
la carga q2, escrita por ~F12,es dada por:
~F12 = kq1q2(~r2 ~r1)|~r2 ~r1|3
donde, debe considerarse los signos de q1 y q2.
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Ley de Coulomb
Principio de Superposicion de Fuerzas (PSF)
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Ley de Coulomb
Ejemplo 01:
En la figura adjunta, se muestra una distribucion de cargas
puntualesidenticas (de carga q) ubicadas en las esquinas de un cubo
de lado s.Utilizando la ley de Coulomb y el PSF, calcule la fuerza
neta sobre lacarga ubicada en el punto A debido a las otras
cargas.
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Ley de Coulomb
Distribuciones de carga
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Ley de Coulomb
Ejemplo 02:
En la figura adjunta, se muestra una barra electrizada de
longitud L, condensidad de carga lineal = cte positiva, y una carga
puntual Q situadaen el origen de cordenadas.
Calcule la fuerza electrica neta que ejerce dicha barra sobre la
carga puntual(~FQq).
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Campo Electrico (CE)
Todo cuerpo cargado altera las propiedades del medio que lo
rodea, yesto es lo que conceptualizamos como campo electrico.
Intensidad de campo electrico: (~E)
Para medir la intensidad del campo electrico generado por Q, en
laposicion ~r , usaremos la ley de Coulomb:
1 Traemos una carga invitada, q0
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Principio de Superposicion de CEs (PSCE)
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Campo Electrico: Obtenidas en PHET
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Campo Electrico
Ejemplo 03: La figura muesta una bola cargada de 1 g sujeta a un
hiloaislante y apartada de su posicion de equilibrio (con = 370)
debido a su
interaccion con un campo electrico, cuya intensidad es ~E = (i
+
3j)N/C .Determine la carga de la bola y la tension en el
hilo.
Ejemplo 04: En la figura adjunta, se tiene una barra con
densidad decarga lineal = cte positiva. Calcule la intensidad del
campo electrico enel punto P.
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Lneas de campo electrico (LCE)
Es una representacion visual de la intensidad del campo
electrico,inventada por Faraday.
Propiedades:
El vector ~E siempre es tangente a las LCE.
Un numero de lneas adyacentes muy proximas entre si nos indica
unamayor intensidad; mientras que, un numero de lneas adyacentesmuy
separadas indicara menor intensidad.
Las LCE en general son curvas geometricas que nunca se
cruzan(Pues en cada punto ~E debe tener orientacion unica.)
Las LCE de una carga positiva y negativa son
respectivamente:
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Lneas de campo electrico
En el caso de que dos cargas se aproximen, las lneas van de la
cargapositiva a la negativa.
El numero de LCE es proporcional al valor de la carga.
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Lneas de campo electrico
Ejemplo 05: La figura muestra algunas de las lneas de campo
electricodebidas a tres cargas puntuales.
1 Determine la relacion de carga entre las tres partculas, y sus
corres-pondientes signos.
2 Explique como se combinan los vectores: ~E1, ~E2, ~E3
(producidos porcada carga puntual) para dar un campo neto en el
punto A.
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