Electricidad y Magnetismo

Ingeniería Civil Industrial. Prof. Rubén Rodríguez.

UBO Semestre 01-2013 Santiago de Chile

Fuerzas y campos eléctricos

Física

Carga eléctrica�Es una propiedad de las partículas sub-

atómicas.Datos sobre las cargas:�Hay dos tipos, positiva (protones) y

negativa (electrones).�Cargas iguales se repelen y cargas

apuestas se atraen.�Las cargas pueden estar en forma estática

o dinámica.

Carga eléctrica

� La unidad de medida es en Coulomb (C), debida a Charles Coulomb.

� Si estamos hablando de una sola part í cula cargada como un electr ó n o un prot ó n, nos estamos refiriendo a una carga elementa.

Partícula Carga Masa

Protón 1.6x10-19 C 1.67 x10-27 kg

Electrón 1.6x10-19 C 9.11 x10-31 kg

Neutrón 0 1.67 x10-27 kg

La carga es ´´ conservada´´

La carga no se crea ni se destruye s ó lo se transfiere de un objeto a otro.

A pesar de que estos dos se atraen inicialmente, se repelen despu és de tocar. Tome en cuenta que la carga total neta se mantiene igual.

Conductores y Aislantes� El movimiento de la

carga está limitada por la sustancia, por donde trata de pasar.

� En general, existen dos tipos de sustancias :

1. conductores: Permite a la carga moverse fácilmente.

2. Aislantes: Restringe al movimiento de la carga.

Carga y descarga

Hay básicamente dos formas de cargar algo:

1. Carga por fricción2. Carga por

inducción

Este es el primer rimel f ó rmula i ó nica. El ingrediente principal es una mol é cula de cadena con una carga positiva. La fricci ó n causada por barrer el cepillo de la máscara a través de pesta ñ as provoca una carga negativa. Dado que los opuestos se atraen, la fó rmula de carga positiva se adhiere a la carga negativa (pesta ñ as) para un efecto dram á tico que dura las 24 hrs del día.

Inducción y conexión a tierra� La segunda forma de cargar algo es a

través de la inducción.

Acercamos una varilla con carga negativa a una esfera neutral. Los protones est á n cerca de la superficie de la esfera, mientras que los electrones son repelidos al otro lado de la esfera. Se puede colocar un alambre de las cargas negativas de la esfera a la tierra. Los electrones siempre se mover á n dejando siempre una esfera positiva.

Fuerza Eléctrica� La fuerza eléctrica entre dos cargas es una

analogía de la fuerza gravitacional entre dos objetos reales.

MmFgα 2

1r

F g α

mbLeydeCoulorqqkF

CNmx.k

krqqF

rFqqF

E

EEE

→=

==

=

221

2

29

221

221

10998 Coulomb de ntecconstanta

alidadproporcion de teconstantan

1 ααα

Fuerza eléctrica y segunda ley de Newton

Ejemplo: Ejemplo: Ejemplo: Ejemplo: un electrón se libera por encima de la superficie de la Tierra. Un segundo electr ó n directamente debajo de é l ejerce una fuerza electrostática sobre el primer electr ó n lo suficientemente grande para anular la fuerza gravitacional sobre ella. ¿qué tan lejos por debajo del primer electrón está el segundo?

eeeemg

Feeee

r = ?

eeee

=

=→=

=

−

−

)8.9)(1011.9()106.1()99.8( 31

2199

212

21

xx

mgqqkrmg

rqqk

mgFE

5.1 m