ELECTROSTÁTICA

ELECTROSTÁTICA: Estudia el comportamiento de las cargas eléctricas en reposo. FUERZAS ELECTRICAS

a) Las cargas de igual signo se repelen.b) Las cargas de diferente signo se atraen.

CARGAS ELÉCTRICASLos términos positivo y negativo se refieren a carga eléctrica, la cantidad fundamental que se encuentra en todos los fenómenos eléctricos. Cualquier átomo está formado por un núcleo con carga positiva rodeado por electrones con carga negativa. Los protones y los neutrones forman el núcleo.

Modelo de un átomo de helio. El núcleo atómico está formado por dos protones y dos neutrones. Los protones tienen carga positiva y atraen dos electrones negativos. ¿Cuál será la carga neta de este átomo?

CONSERVACIÓN DE LA CARGA En un átomo neutro hay tantos electrones como protones, de manera que no tiene carga neta. Lo positivo compensa exactamente lo negativo. Si a un átomo se le quita un electrón, ya no sigue siendo neutro. Entonces el átomo tiene una carga positiva más (protón) que cargas negativas (electrones), y se dice que tiene carga positiva. Un átomo con carga eléctrica se llama ion. Un ion positivo tiene una carga neta positiva. Un ion negativo es un átomo que tiene uno o más electrones adicionales, y tiene carga negativa. La carga eléctrica no se crea ni se destruye. La carga total antes de una interacción es igual a la carga total después de ella.

Los electrones pasan de la piel a la varilla. La varilla quede con carga negativa. ¿La piel tiene carga? ¿Cuánta en comparación con la varilla? ¿Es positiva o negativa?

Los electrones están sujetados con más firmeza en el caucho y en el plástico que en tu cabello. Así cuando frotas un peine en tu cabello, los electrones pasan del cabello al peine. Entonces el peine tiene un exceso de electrones, y se dice que tiene carga negativa o que está cargado negativamente. A la vez, tu cabello tiene una deficiencia de electrones y se dice que tiene carga positiva, o que está cargado positivamente.

1. ¿Qué sucede cuando frotas una varilla de vidrio o de plástico contra seda?2. Si entran electrones a tus pies al arrastrarlos sobre una alfombra. ¿te cargarás negativa o positivamente?

1. La seda tiene más afinidad hacia los electrones que el vidrio o el plástico. En consecuencia, los electrones, los electrones se desprenden de la varilla y pasan a la seda.

2. Tienes más electrones después de haber frotado tus pies, así que tienes carga negativa (y la alfombra tiene carga positiva).

LEY DE COULOMBLa fuerza eléctrica, al igual que la fuerza gravitacional, disminuye inversamente respecto al cuadrado de la distancia entre los cuerpos que interactúan. Esta relación fue descubierta por Charles Coulomb en el siglo XVIII, y se llama ley de Coulomb. Establece que para dos objetos cargados, de tamaño mucho menor que la distancia que los separa, la fuerza entre ellos varía en forma directa con el producto de sus cargas, e inversamente con el cuadrado de la distancia entre ellos. q1 q2

F = k ------- d2 donde, k es la constante de proporcionalidad que equivale a (k = 9.000.000.000 Nm2/C2)

m1 m2

F = G -------- d2 G es la constante de la gravitación universalG = 6.67 x 10-11 Nm2/kg2

CAMPO ELÉCTRICOAsí como el espacio que rodea a un planeta (y a todos los demás cuerpos masivos) está lleno con un campo gravitacional, el espacio que rodea a un cuerpo con carga eléctrica está lleno de un campo eléctrico, una especie de aura que se extiende por el espacio. Un campo eléctrico tiene tanto magnitud (intensidad) como dirección. La magnitud del campo en cualquiera de sus puntos es simplemente la fuerza por unidad de carga. Si un cuerpo con carga q experimenta una fuerza F en determinado punto del espacio, el campo eléctrico E en ese punto es E = F/q.

Son representaciones del campo eléctrico en torno a una carga negativa. a) Una representación vectorial.b) Una representación con líneas de fuerza.

Algunas configuraciones de campos eléctricos. a) Las líneas de fuerza emanan de una sola partícula con carga positiva. b) Las líneas de fuerza entre un par de cargas iguales en cantidad pero opuestas. Observa que las líneas emanan de la carga positiva y terminan en la carga negativa. c) Las líneas de fuerza uniformes entre dos placas paralelas con carga opuesta.

7. Las esferas metálicas que se muestran en la figura se cargan con 1C cada una. La balanza se equilibra al situar el contrapeso a una distancia x del eje

Se pone una tercera esfera a una distancia 2d por debajo de a esfera A y cargada con -2C. Para equilibrar la balanza se debeA. agregar carga positiva a la esfera A. B. mover la esfera B hacia abajo.C. mover el contrapeso a la derecha.D. mover el contrapeso a la izquierda.

17. Se tienen dos barras A y B en contacto, apoyadas sobre soportes aislantes como se muestra en la figura. La barra A es metálica y la B es de vidrio. Ambas se ponen en contacto con una barra cargada C. Después de un momento se retira la barra C. Posteriormente se acercan dos péndulos de esferas conductoras neutras, una en cada extremo de este montaje. La afirmación que mejor describe la posición que adoptarán los péndulos después de retirar la barra C es

A. el péndulo próximo a la barra A se aleja al igual que lo hace el otro péndulo de la barra B.B. el péndulo próximo a la barra A se acerca al igual que lo hace el otro péndulo a la barra B.C. el péndulo próximo a la barra A se acerca a ella y el péndulo próximo a la barra B se mantiene vertical.D. el péndulo próximo a la barra A se mantiene vertical y el péndulo próximo a la barra B se acerca

29. Un camarógrafo aficionado filmó el momento en el que producían dos descargas eléctricas entre tres esferas cargadas sujetas en el aire por hilos no conductores. La figura muestra un esquema aproximado de lo que sucedió, indicando la dirección de la descarga. De lo anterior es correcto afirmar que inmediatamente antes de la descarga, las esferas

A. 2 y 3 estaban cargadas positivamenteB. 2 y 1 estaban cargadas positivamenteC. 3 y 1 estaban cargadas positivamenteD. estaban cargadas positivamente

RESPONDA LAS PREGUNTAS 19 Y 20 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓNUna carga de +2C se encuentra a 2m, de una carga de -2C, como muestra la figura

19. Si la magnitud de la fuerza eléctrica que una carga ejerce sobre otra es Kq1q2/r2 , donde K = 9 X 109 Nm2 /C2 entonces la fuerza que ejerce la carga positiva sobre la negativa es

A. 9 x 109 N en la dirección positiva del eje X.B. 9 x 109 N en la dirección negativa del eje X.C. 1/9 x 109 N en la dirección positiva del eje X.D. 1/9 x 109 N en la dirección negativa del eje X.

20. De las siguientes sugerencias que se dan para duplicar los valores de las fuerzas anteriores, la acertada esA. duplicar la distancia entre las cargas.B. reducir a la mitad la distancia entre las cargas.C. duplicar la magnitud de las dos cargas.D. duplicar la magnitud de una de las dos cargas

RESPONDA LAS PREGUNTAS 23 Y 24 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La figura muestra dos partículas cargadas (1 y 2) en donde la partícula 1 está fija.

24. Si sobre la partícula 2 se ejerce una fuerza F paralela al eje x tal que la distancia entre 1 y 2 aumenta linealmente con el tiempo, es cierto que A. la fuerza neta sobre 2 es cero en todo instante.B. como la interacción eléctrica disminuye, el valor de F aumenta.C. el movimiento de 2 es uniformemente acelerado debido a la interacción eléctrica con la partícula 1.D. el valor de f permanece constante.

24. En estas condiciones es cierto que A. la fuerza electrostática sobre 2 vale cero, porque la carga neta es cero.B. para mantener a 2 en reposo se debe ejercer sobre ella una fuerza de valor en la dirección positiva del eje x. C. la distancia d puede variar sin que se modifique la fuerza eléctrica de q sobre –q.D. es posible mantener a 2 en reposo ejerciendo sobre ella una fuerza mayor en magnitud a , formando un ángulo apropiado con el eje x.