Carga Elctrica

Carga Elctrica Es una propiedad de la materia. Cuando un tomo se une a otro, cede, recibe o comparte electrones , que son los nicos que se pueden intercambiar en la materia en forma natural. Se debe tener siempre presente que las nicas partculas subatmicas que se mueven son los electrones.

Cuando un cuerpo se carga ya sea positiva o negativamente solo se transfieren electrones

Primera ley o ley cualitativa de la electrosttica Las cargas iguales se repelen , las cargas contrarias se atraen

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de carga elctrica se denomina columbio (C) . Se define como la cantidad de carga que pasa por la seccin transversal de un conductor elctrico en un segundo, cuando la corriente elctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de 6,241 509 x 10lectrones aproximadamente.

Densidad de Carga Elctrica Se llama densidad de carga elctrica a la cantidad de carga elctrica que se encuentra en unalnea ,superficieovolumen. Por lo tanto se distingue en estos tres tipos de densidad de carga.Se representara con las letras griegaslambda() para densidad de carga lineal,sigma() para densidad de carga superficial yro() para densidad de carga volumtrica.Puede haber densidades de carga tanto positivas como negativas. No se debe confundir con la densidad de portadores de carga.

Densidad de carga lineal Se usa en cuerposlinealescomo, por ejemplo hilos.

Densidad de carga superficial Se emplea parasuperficies, por ejemplo una plancha metlica delgada como elpapel dealuminio.

Densidad de carga volumtrica Se emplea para cuerpos que tienen volumen.

Campo elctrico Definir el campo elctrico y explicar qu determina su magnitud y direccin Escribir y aplicar frmulas para la intensidad del campo elctrico a distancias conocidas desde cargas puntuales. Discutir las lneas de campo elctrico y el significado de la permitividad del espacio. Escribir y aplicar la ley de Gauss para campos en torno a superficies con densidades de carga conocidas.

El concepto de campo Un campo se define como una propiedad del espacio en el que un objeto material experimenta una fuerza. Sobre la Tierra, se dice que existe un campo gravitacional en P. Puesto que una masa m experimenta una fuerza descendente en dicho

La direccin del campo est determinada por la fuerza.

El campo gravitacional Note que la fuerza F es real, pero el campo slo es una forma conveniente de describir el espacio El campo en los puntos A o B se puede encontrar de: Considere los puntos A y B sobre la superficie de la Tierra, slo puntos en el espacio. Si g se conoce en cada punto sobre la Tierra, entonces se puede encontrar la fuerza F sobre una masa dada.

El campo elctrico 1. Ahora, considere el punto P a una distancia r de +Q. 2. En P existe un campo elctrico E si una carga de prueba +q tiene una fuerza F en dicho punto. 3. La direccin del E es igual que la direccin de una fuerza sobre la carga + (pos). 4. La magnitud de E est dada por la frmula:

La magnitud del campo E La magnitud de la intensidad del campo elctrico en un punto en el espacio se define como la fuerza por unidad de carga (N/C) que experimentara cualquier carga de prueba que se coloque en dicho punto.

Ley de Gauss Ley de Gauss: El nmero neto de lneas de campo elctrico que cruzan cualquier superficie cerrada en una direccin hacia afuera es numricamente igual a la carga neta total dentro de dicha superficie.

Si q se representa como la carga positiva neta encerrada, la ley de Gauss se puede rescribir como:

Resumen de frmulas Fuerza Elctrica Entre dos o ms cargas aparece una fuerza denominada fuerza elctrica cuyo mdulo depende de el valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre s, mientras que las de distinto signo se atraen.

La fuerza entre dos cargas se calcula como:

q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2d = Distancia de separacin entre las cargasFe = Fuerza elctrica

La fuerza es unamagnitud vectorial, por lo tanto adems de determinar el mdulo se deben determinar direccin y sentido.

Direccin de la fuerza Elctrica Si setratanicamente dedos cargas, ladireccinde lafuerza escolinealala recta que une ambas cargas.

Sentido de lafuerza elctrica El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es derepulsin si ambas cargas son del mismo signo y de atraccin si las cargas son de signo contrario.

La ley de coulomb Laley de Coulombpuede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas elctricas con que interactan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa la constante de proporcionalidad depende de la constante dielctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

La ley de coulomb es similar a la Ley enunciada por Newton para la gravitacin universal: La fuerza de atraccin entre dos cuerpos depende directamente del producto de sus masas e inversamente del cuadrado de la distancia entre ellas

LAS FUERZAS ELECTRICAS PROVIENEN DE PARTCULAS QUE COMPONEN LOS TOMOS Protones: Son partculas subatmicas con una carga elctrica positiva Neutrones: Son partculas subatmicas con una carga elctrica negativa Electrones: son partculas subatmicas con una carga neutra

Ejemplos a) Calcular la fuerza elctrica entre dos cargas cuyos valores son q1 = 2 milicoulombs, q2 = 4 milicoulombs,al estar separadas en el vaco por una distancia de 30 cm. La ley de Gauss La ley de Gauss constituye una de las leyes fundamentales de la Teora Electromagntica. Se trata de una relacin entre la carga encerrada en una superficie y el flujo de su campo elctrico, a travs de la misma. Constituye un medio para obtener expresiones de campos elctricos, con suficientes condiciones de simetra.

Enunciado El flujo de campo elctrico a travs de cualesquier superficie cerrada (gaussiana), es igual a la carga neta encerrada, por la misma, entre la constante

Ley de Gauss Cundo se usa? Slo es til para situaciones donde hay mucha simetra. Hay que usar la simetra para saber dnde E es constante y cul es su direccin. Hay que seleccionar una superficie cerrada en la cual E sea constante o donde el flujo sea cero (E perpendicular a la superficie).

Potencial Electrico El potencial electrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostatico para mover una carga positiva "q" desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria "q" desde la referencia hasta el punto considerado de la fuerza electrica.

Voltaje: Es el trabajo por unidad de carga realizado en contra de las fuerzas electricas al traer una carga positiva "q" desde el infinito a dicho punto.El Potencial en un campo. Se define en terminos de una carga positiva. Esto es, que el potencial sera negativo en un punto en el espacion que rodea a una carga negativa.

Se representa Matematicamente Potencial= Energia potencial de la carga= F r = E r carga de prueba q V= E r = K q r Donde: V= Voltaje o Potencial (V) E= Intensidad del campo electrico (N/C) R= Distancia (m) K= Constante de Coulomb q= Carga electrica (C)

Corriente elctrica

La corriente elctrica es el flujo de carga o electrones por unidad de tiempo que recorre un material. Que se debe al movimiento de los electrones por el interior del material. La corriente elctrica es I, la carga es Q que pasa por un punto dado de un conductor elctrico en la unidad de tiempo t.

I=Q/t

La unidad de medida de la corriente elctrica es el ampere.

Un ampere(A) es el paso de una carga de un coulomb por segundo a travs de una seccin transversal de cualquier conductor.

Tipos de corriente

Corriente directa o continua Se caracteriza porque los electrones circulan en un solo sentido, es decir, fluyen en la misma direccin del polo negativo al positivo de la fuente electromotriz (FEM) que la suministra.

Este tipo de corriente es muy utilizado en aparatos electrnicos porttiles como radios, linternas o calculadoras que requieren un voltaje relativamente pequeo, tambin usada en barcos autos, pero de mayor capacidad.

Corriente alterna

Se diferencia de la directa porque cambia de sentido de circulacin peridicamente, primero en un sentido y despus en el opuesto, y por lo tanto, su polaridad cambia. La corriente alterna va en dos direcciones, hasta 100 veces por segundo. Cada 2 veces que cambia de direccin es un ciclo, hertz o periodo.

Densidad de corriente.

Para determinar las dimensiones fsicas o calibre del conductor por utilizar para que este soporte la conduccin de cierta intensidad de corriente elctrica, se utiliza el concepto de corriente (J).

Densidad de corriente. Se define: como la razn que hay de dividir la intensidad de corriente y entre el rea A. de la seccin transversal del conductor. Se representa con la ecuacin:

La unidad para dimensionar la densidad de corriente es el Amper sobre metro cuadrado; es decir . La densidad de corriente es una cantidad escalar.

Determinar la densidad de corriente de un conductor cuyo dimetro de seccin transversal es de 4mm, si soporta que a travs de el pase una carga de 4C en 4s.

Datos:D= 0.004mr= 0.002mQ= 70Ct=4s

Formula:I=Q/t

Se determina primero la intensidad de corriente.

Se calcula ahora el rea de la seccin transversal del conductor.

Finalmente se determina el valor de la densidad de corriente.