ELECTRICIDADFACILITADOR: Ing. Gustavo Castillo

OBJETIVOSObjetivo GeneralInterpretar el principio fsico de la electricidad.Objetivos Especficos Al finaliza la unidad el estudiante estar en la capacidad de:Interpretar el principio de la electricidad.Identificar el tipo de fuerza existente entre dos cargas.Aplicar la ley de Coulomb para dos cargas puntuales.Determinar el valor de la fuerza resultante cuando existen ms de tres cargas a travs de el principio de superposicin.

ConceptoEs una fuerza fundamental de la naturaleza, anloga a la gravedad.Es un fenmeno fsico cuyo origen son las cargas elctricas y cuya energa se manifiesta en fenmenos mecnicos, trmicos, luminosos y qumicos, entre otros.

FUERZA ELCTRICA ENTRE DOS OBJETOS Entre dos o ms cargas aparece una fuerza denominada fuerza elctrica cuyo mdulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa (ley de Coulomb); su signo depende del signo de cada carga. Cargas del mismo signo se repelen entre s, mientras que las de distinto signo se atraen.

Si se frotan dos cuerpos existe transferencia de electrones. El cuerpo que los pierde queda electrizado positivamente.

LA CARGA (q):Es una propiedad bsica de las partculas elementales (electrones, protones y neutrones) que componen toda la materia ordinaria.

Hay tres clases de partculas dentro de un tomo:Protones, neutrones y electrones.

Los protones y neutrones estn fuertemente unidos entre s para formar el ncleo central del tomo, el cual contiene ms del 99.95% de la masa del tomo y ocupa una pequea fraccin de su volumen.Los electrones contienen el 0.05% restante de la masa y ocupan la mayor parte del volumen.

Carga elctrica

La materia se compone por tomos. Los mismos tienen un ncleo de protones (que tienen carga positiva) y neutrones (carga neutra). En la periferia del tomo, se encuentran los electrones (carga negativa) describiendo rbitas alrededor del ncleo.

Cuando se frotan dos materiales distintos como plstico y vidrio, muchos de sus tomos liberan y aceptan electrones; por lo tanto uno de los materiales queda cargado positivamente (sus tomos liberaron o perdieron electrones) y el otro negativamente (con ms electrones).

En la actualidad se conocen cuatro:

1. Fuerza gravitacional.2. Fuerza electromagntica. (electricidad y magnetismo).3. Fuerza nuclear.4. Fuerza dbil.LAS FUERZAS FUNDAMENTALES

1. FUERZA DE LA GRAVEDAD (Fg)Gravedad se da a la fuerza con que la tierra atrae a todos los objetos.Su direccin apunta al centro de la tierra.Aceleracin de la gravedad: Todo objeto que cae en un vaco, en una posicin dada sobre la superficie terrestre, tendr la misma aceleracin g.

g = 9.80665 m / s

2. FUERZA ELECTROMAGNTICA

Es la fuerza principal que determina la estructura de los tomos.Los electrones se mantienen en rbita alrededor del ncleo por atraccin elctrica.

Es la fuerza principal que gobierna la fsica y la qumica de la materia ordinaria.Toda nuestra civilizacin industrial est basada en la produccin de energa elctrica y su utilizacin en motores, alumbrado y calefaccin.2. FUERZA ELECTROMAGNTICA

3. FUERZA NUCLEAR

Es aquella fuerza que tiene origen exclusivamente en el interior de los ncleos atmicos.Los protones y neutrones del ncleo se mantienen juntos por esta fuerza.

4. FUERZA DBILTAREA.ENTREGA: SBADO 13 INDIVIDUAL.A MANO.

Una fuerza atractiva se indica por un mdulo negativo (atraccin elctrica) y una fuerza repulsiva por un mdulo positivo (repulsin elctrica).La electricidad es una fuerza que acta a distancia entre dos objeto cuyas cargas son q1 y q2.La unidad de carga es el coulomb (C).La fuerza elctrica entre dos objetos con cargas q1 y q2, separada por una distancia r, viene dada por la ley de Coulomb,LEY DE COULOMB

LEY DE COULOMB(enunciado)"La magnitud de cada una de las fuerzas elctricas con que interactan dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

en la que K es la constante elctrica universal (K=9.0 X 109 N.m / C)Fe = +K q1 q2 r

La fuerza elctrica depende del producto de las cargas de los objetos, lo mismo que la fuerza gravitatoria depende del producto de sus masas.Las fuerzas elctrica y gravitacional son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre los objetos.La diferencia fundamental entre gravedad y electricidad: la gravedad es siempre atractiva, en tanto la fuerza elctrica puede ser atractiva o repulsiva porque hay dos clases de carga (positiva y negativa).LEY DE COULOMB

Los objetos que tienen la misma carga se repelen entre s y los que tienen carga opuesta se atraen.Cuando q1 y q2 tienen el mismo signo, el producto es positivo y por lo tanto Fe es positiva, lo que indica que es una fuerza repulsiva.Las partculas elementales son las portadoras de la carga.LEY DE COULOMB

Un protn tiene una carga positiva e = 1.602 X 10-19 C, y un electrn una carga negativa de exactamente el mismo valor.Un neutrn tiene carga cero.Un objeto que tiene un nmero igual de protones y electrones tiene carga cero.Un objeto neutro adquiere carga ganando o perdiendo electrones. LEY DE COULOMB

MASA Y CARGA DE LAS PARTCULAS ELEMENTALESLEY DE COULOMB

PartculaMasa (Kg)Carga (C)Protn1.673 X 10-27+ 1.602 X 10-19Neutrn1.675 X 10-270Electrn9.110 X 10-31- 1.602 X 10 -19

Las sustancias se diferencian por la relativa libertad con que puede desplazarse la carga a travs de ellas.Una sustancia en la que la carga puede desplazarse libremente se llama conductor y una sustancia en la que la carga puede moverse slo ligeramente se llama aislador (o dielctrico).Los metales son todos buenos conductores.El vidrio, la goma y el corcho son aisladores.LEY DE COULOMB

Ejemplo:a) Cul es el mdulo de la fuerza ejercida sobre una carga de 7 C por una carga de -3 C que se halla a 2 m de distancia? b) Es la fuerza atractiva o repulsiva?a) Fe = K q1q2 = (9*10^9)(7)(-3) = -4.725 *10^10 N r (2m)

b) Fe = atractiva.LEY DE COULOMB

LEY DE COULOMB

Una carga de 2C se encuentra en el aire a 0.6m de otra. El valor de la fuerza con la cual se rechazan es de 3*10^-1 N. Cunto vale la carga desconocida?

Frecuentemente se presentan ms de dos cargas y es necesario encontrar la fuerza elctrica resultante sobre una de ellas. Esto puede conseguirse observando que la fuerza elctrica entre cualquier par de cargas est dada por la ecuacin de Coulomb. Por consiguiente, la fuerza resultante sobre cualquier carga es igual a la suma vectorial de las fuerzas ejercidas por las otras cargas que estn presentes. ste es el principio de superposicin. Por ejemplo, si se tienen tres cargasEl principio de superposicin

y se desea calcular la fuerza ejercida por las cargas 2 y 3 sobre la carga 1, primero se debe encontrar la fuerza ejercida por la carga 2 sobre la carga 1 y la fuerza ejercida por la carga 3 sobre la carga 1. Luego se deben sumar estas dos fuerzas vectorialmente para obtener la fuerza resultante sobre la carga 1.

El principio de superposicin