MisiónFormar profesionales de calidad en el campo de las geociencias, con base en perfiles y planes de estudio de

licenciatura y postgrado, flexibles, pertinentes, polivalentes y multidisciplinarios, que incorporen

permanentemente los conocimientos y tecnologías de frontera; así como realizar proyectos de investigación

científica y tecnológica, y proporcionar servicio externo a la industria del petróleo, electricidad, minería, agua,

desarrollo de infraestructura entre otras, para impulsar el crecimiento económico y el desarrollo social,

sostenido y sustentable de México.

VisiónConsolidar a la ESIA, Unidad Ticomán, como una Escuela de reconocimiento prestigio nacional e

internacional, en la formación de profesionistas, especialistas e investigadores en los campos de las

Ingenierías Geológica, Geofísica, Petrolera y Topográfica, basada en la acreditación de la calidad y la

excelencia académica de sus programas de licenciatura y posgrado, la diversificación y pertinencia de su

oferta educativa de acuerdo a los avances científicos y tecnológicos; el diseño de nuevos perfiles

profesionales y modelos educativos, que combinen adecuadamente conocimientos, habilidades, aptitudes y

valores para propiciar la capacidad emprendedora, responsabilidad, creatividad y flexibilidad en el desempeño

laboral, y la aplicación de las tecnologías de la información como medio para garantizar su actualización

permanente.

a Ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el

punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.

Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb

en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.

Entendemos por carga puntual una carga eléctrica localizada en un punto geométrico del espacio.

Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealización, pero constituye una buena aproximación

cuando estamos estudiando la interacción entre cuerpos cargados eléctricamente cuyas dimensiones son

muy pequeñas en comparación con la distancia que existen entre ellos.

La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto

de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de

la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo

contrario".

Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos:

a) cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se

encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática);

Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección  y sentido.

b) las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción); es decir, las

fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero

de sentido contrario:

Fq1 → q2 = −Fq2 → q1 ;

Representación

gráfica de la Ley

de Coulomb

para dos cargas

del mismo

signo.

 

En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas

puntuales q1y q2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación

como:

k es una constante conocida como constante Coulomb y las barras denotan valor absoluto.

F es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo

del signo que aparezca (en función de que las cargas sean positivas o negativas).

- Si las cargas son de signo opuesto (+ y –), la fuerza "F" será negativa, lo que indica atracción

- Si las cargas son del mismo signo (– y –   ó   + y +), la fuerza "F" será positiva, lo que indica repulsión.

En el gráfico vemos que, independiente del signo que ellas posean,  las fuerzas se ejercen siempre en

la misma dirección (paralela a la línea que representa r), tienen siempre igual módulo o valor (q1 x q2 =

q2 x q1) y siempre se ejercen en sentido contrario entre ellas.

Recordemos que la unidad por carga eléctrica en el Sistema Internacional (SI) es el Coulomb.

c) hasta donde sabemos la ley de Coulomb es válida desde distancias de muchos kilómetros hasta distancias

tan pequeñas como las existentes entre protones y electrones en un átomo.

Ver: PSU: Física,

Pregunta 05_2005(1)

Pregunta 02_2005(2)

 

Ver en youtube

http://www.youtube.com/watch?v=8-UQmMyrJ-g

Fuentes Internet:

http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/daniel/pfisicos/ficheros/coulomb.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb

http://www.jfinternational.com/mf/ley-de-coulomb.html

http://www.unicrom.com/tut_ley_coulomb.asp

 

Es propiedad: www.profesorenlinea.cl

La carga eléctrica es una propiedad de las partículas subatómicas y las interacciones magnéticas que se producen y son determinadas mediante la atracción y la repulsión que se genera entre ellas. Benjamín Franklin denominó dichas cargas como positivas y negativas. En el sistema internacional la unidad de carga es medida mediante los columbios. El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos fue realizado por

el físico Stephen Gray además, el primero en proponer la existencia de dos tipos de carga fue Charles du Fay . Se le atribuye a Benjamín Franklin ,quién al estudiar estos fenómenos, el descubrimiento de cómo es una electricidad normal de los cuerpos antes de ser frotados que después se distribuía en lugares donde había más atracción que otros; por eso los denominó como (+) y (-).2-No obstante, fue a mediados del siglo XIX que estas observaciones tuvieron importancia ,todo esto gracias a los descubrimientos sobre el fenómeno de la electrolisis que estuvo a cargo de Michael Faraday, hacia 1833 y que le permitieron descubrir los elementos que relacionaban la electricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell.Para conocer la naturaleza de la carga sirvió de ayuda los estudios y los descubrimientos de John Thompson y Robert Militan descubrieron el electrón y su carga. La característica principal de estas partículas es que se les puede estudiar como sí fueran continuos, sin perder generalidad, su tratamiento. Se distinguen tres tipos de densidad de carga eléctrica: lineal, superficial y volumétrico. Las principales formas que se utilizan para cargar los cuerpos eléctricamente son: Electrización por contacto: esta ocurre cuando colocamos un cuerpo cargado en contacto con un conductor y se da una transferencia de carga de un cuerpo al otro y es de esta manera que el conductor queda cargado, de manera positiva si cedió electrones o negativamente si los ganó. Electrización por fricción: este tipo de electrización ocurre cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales y los electrones son desplazados del aislante al otro material o viceversa de manera que cuando se separan ambos cuerpos quedan cargados. Carga por inducción: este tipo de carga se manifiesta en la manera en la que acercamos un cuerpo cargado negativamente a un conductor aislado, la fuerza de repulsión entre el cuerpo cargado y los electrones de valencia en la superficie del conductor permite que estos se desplacen a la parte mas lejana del conductor al cuerpo cargado, de esta manera la región mas cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber una atracción entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor. No obstante la carga neta del conductor sigue manteniéndose en cero.

Fuente: http://www.arqhys.com/construccion/cargas-electricas.html

Hacia el año 600 antes de Cristo (a.C.), el filósofo griego Tales de Miletodescubrió que una barra de ámbar

frotada con un paño atraía objetos pequeños, como trocitos de papel. Llamó electricidad a la propiedad

adquirida por la barra, porque ámbar en griego se dice elektron.

El fenómeno se observa también en muchos otros materiales, como plástico o vidrio, y modernamente se

llama carga eléctrica a la propiedad que adquieren al frotarlos. La corriente eléctrica que utilizamos

diariamente consta de cargas eléctricas en movimiento, que se producen en formas más eficientes que

frotando cuerpos.

Carga eléctrica

La carga eléctrica es una magnitud física característica de los fenómenos eléctricos. La carga eléctrica es una

propiedad de los cuerpos. Cualquier trozo de materia puede adquirir carga eléctrica.

La electricidad estática es una carga eléctrica que se mantiene en estado estacionario (en reposo) sobre un

objeto, causada por la pérdida o ganancia de electrones.

Todo cuerpo se compone de átomos, cada uno de los cuales posee igual número de

electrones y protones.

Los electrones poseen una carga negativa, y los protones una carga positiva. Estas

cargas se contrarrestan unas a otras, para que el objeto resulte neutro (no cargado).

Pero al frotar, por ejemplo, un peine o peineta sobre un chaleco los electrones saltan

del chaleco al peine y éste se carga de electricidad estática.

El peine pasa a tener más electrones que protones y se carga negativamente,

mientras que el chaleco con más protones que electrones, se carga positivamente.

Por lo tanto, se pueden definir dos tipos de cargas eléctricas:

1.- Carga positiva: Corresponde a la carga del protón.

2.- Carga negativa: Corresponde a la carga del electrón.

Las cargas eléctricas no se crean al frotar un cuerpo, sino que se trasladan.

Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.

Igual

signo:

se

repele

n

Distint

o

signo:

se

atraen

 

En todos los fenómenos eléctricos que se originan en el interior de un sistema aislado, vale la ley de

conservación de cargas , según la cual la suma de las cargas eléctricas positivas menos la de las

cargas negativas se mantiene constante.

La unidad con que se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb,  y que

corresponde a lo siguiente:

1 Coulomb = 6,25x1018 electrones. Por lo que la carga del electrón es de 1,6x10-19 C.

Para lograr que un cuerpo quede cargado eléctricamente requerimos que haya en él un exceso de uno de los

dos tipos de carga (+ o – ), lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos, como

el frotamiento (ya visto en el ejemplo del peine), elcontacto y la inducción.

Ver: PSU: Física,

Pregunta 07_2005(1)

Pregunta 09_2005(1)

Pregunta 10_2005(1)

Pregunta 01_2005(2)

Ver: Interacción de cargas eléctricas

Electrización por contacto

Un segundo método de carga es por contacto, el cual requiere "contacto" físico para que ocurra transferencia

de electrones además de la existencia de un cuerpo previamente cargado. No es muy eficiente, ya que por

sucesivos toques al final la carga se va "terminando". Tiene como característica fundamental que el cuerpo

adquiere el mismo signo del cuerpo que está inicialmente cargado.

Electrización por inducción

Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado (en la figura de abajo el tubo con carga negativa) a un cuerpo neutro (la esfera colgante), se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.

Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente.

Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

Ver: PSU: Física; Pregunta 01_2005(2)

Conductores y aisladores

El fenómeno de la electrización consiste, como ya vimos, en una pérdida o ganancia

de electrones. Para que se produzca, los electrones han de tener movilidad.

Existen algunos materiales, como los metales, que tienen la propiedad de permitir el

movimiento de cargas eléctricas, y por ello reciben el nombre de conductores

eléctricos. En cambio, hay otros, como el vidrio, el plástico, la seda, etc., que impiden

el movimiento de cargas eléctricas a través de ellos, y por esto reciben el nombre

de aisladores o aislantes eléctricos.

No podemos olvidar que ningún conductor es ciento por ciento conductor ni que

tampoco un material aislante es ciento por ciento aislante. De alguna manera, todos

los materiales conductores impiden cierta movilidad de cargas y, por otra parte, todos

los materiales aislantes permiten algo de movilidad de cargas.

Electroscopio

El electroscopio es un aparato que permite averiguar si un cuerpo está eléctricamente cargado o no lo está.

Se compone de una botella de vidrio, un tapón de goma por cuyo centro pasa una varilla metálica que tiene,

en uno de sus extremos, una pelotilla metálica y, en el otro, dos laminillas de oro o platino que, al cargarse,

por contacto o por inducción, se repelen (se separan).

Corriente eléctrica

Electroscopio

Las cargas eléctricas en movimiento en un conductor constituyen una corriente

eléctrica.

La corriente eléctrica es producida por una diferencia de potencial entre dos puntos. Se

produce una diferencia de potencial entre dos puntos cuando éstos tienen cargas de

diferente signo.

¿Cómo se produce la corriente?

Todos los cuerpos existentes en la naturaleza están eléctricamente neutros mientras no

se rompa el equilibrio que existe entre el número de electrones y de protones que

poseen sus átomos.

Los cuerpos en la naturaleza tienden a estar neutros; es decir, tienden a descargarse. Cuando un conductor C

une dos cuerpos A y B, el cuerpo A con exceso de electrones y el cuerpo B con déficit de electrones, los

electrones se distribuyen uniformemente entre ambos cuerpos. El movimiento de los electrones a través de

C se conoce como corriente eléctrica.

La fuerza que impulsa a los electrones a moverse se debe a la diferencia de potencial o tensión (V) que existe

entre A y B. Si la tensión es muy alta, los electrones pueden pasar de un cuerpo al otro a través del aire, por

ejemplo, el rayo. En cambio, si la tensión es baja, los electrones necesitan ciertos materiales, llamados

conductores, para pasar de un cuerpo a otro.

Los conductores más importantes son los metales. La Tierra es un inmenso conductor que, debido a que tiene

tantos átomos, puede ganar o perder electrones sin electrizarse. Por esto, si un cuerpo electrizado se conecta

a tierra, se produce una corriente eléctrica, hasta que el cuerpo se descarga.

Un cuerpo neutro tiene potencial eléctrico nulo.

Un cuerpo con carga positiva (déficit de electrones) tiene potencial positivo.

Un cuerpo con carga negativa (exceso de electrones) tiene potencial negativo.

En otros términos, la corriente eléctrica se define como un flujo de electrones.

Existen dos tipos de corriente: la corriente alterna y la corriente continua.

a) Corriente continua: Abreviado como DC, es aquella en la cual las cargas se mueven en una sola

dirección. Las pilas y baterías producen este tipo de corriente.

b) Corriente alterna: Abreviada AC, es aquella en la cual las cargas fluyen en una dirección y luego en

dirección opuesta. Su polaridad cambia de forma cíclica en el circuito. Las veces (ciclos) o “frecuencia” en que

cambia por segundo se mide en hertz (Hz).

En un circuito los electrones circulan desde el polo negativo al polo positivo, este es el sentido de la corriente,

la que recibe el nombre de corriente real. Pero los técnicos usan una corriente convencional, donde el sentido

del movimiento es el contrario de la corriente real, es decir, el sentido es del polo positivo al polo negativo.

Diferencia de potencial

La diferencia de potencial (o tensión) entre dos puntos es la energía que hay que dar a una carga positiva

para desplazarla desde un punto al otro. La unidad de medida es el voltio (V).

Del mismo modo que se necesita una presión para que circule agua por una tubería, se necesita tensión

(fuerza) para que circule la corriente eléctrica por un conductor.

El instrumento para medir la diferencia de potencial, tensión o voltaje es el voltímetro. Este se conecta en

paralelo en el circuito a medir.

Diferencia de

potencial

La intensidad de corriente

Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es el amperio

(A). Corresponde al paso de un coulomb de carga cada segundo.

El instrumento que mide la intensidad es el amperímetro. Se conecta en serie en el circuito a medir.

Resistencia

Los electrones, al moverse a través de un conductor, deben vencer una resistencia; en los conductores

metálicos, esta resistencia proviene de las colisiones entre los electrones. La resistencia eléctrica de un

conductor se define como la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente a través de él.

La unidad de resistencia es el ohmio (W o Ω): resistencia que ofrece un conductor cuando por él circula un

amperio y entre sus extremos hay una diferencia de potencial de un voltio.

La resistencia eléctrica de un conductor depende de su naturaleza, de su longitud y de su sección.

A mayor longitud, mayor resistencia. A mayor sección, menos resistencia.

R = ρ • L/S

ρ es una constante que depende del material, llamada resistividad.

Ver: Cálculo de la resistencia eléctrica según tipo y forma del conductor

Ley de Ohm

La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad que

circula por él. La relación entre estos factores constituye una ley fundamental.

V = I • R

Elementos de un circuito

Un circuito eléctrico es el camino o ruta por donde pasa la corriente eléctrica. Para esto necesitamos un

conjunto de elementos conductores conectados para transmitir la electricidad.

El generador o fuente de energía para mover las cargas eléctricas.

La resistencia o material que dificulta o permite el paso de la corriente.

Los cables de conexión entre la fuente y los aparatos eléctricos

El interruptor o punto de control de corriente: cerrado o abierto.

Ejemplo:

Circuito en serie

Tiene sólo un camino de recorrido para la corriente. Si más de un componente es conectado en este circuito

toda la corriente fluirá a través de dicho camino.

Las ampolletitas del árbol de Pascua están conectadas en serie, si tú sacas una de ellas (o si se quema) se

apagan todas porque el circuito queda interrumpido.

Las características de las resistencias conectadas en serie son:

a) por cada resistencia circula la misma corriente

I = I1 = I2 = I3

Ver: PSU: Física, Pregunta 04_2005Física

b) la tensión de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias

V = V1 + V2 + V3

c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma de cada resistencia

R = R1  + R2 + R3

Circuito en paralelo

Este circuito tiene más de un camino para que la corriente circule.

 

Las ampolletas de la mesa del comedor están conectadas en paralelo, si se quema una de ellas no se apagan

las otras porque cada una está conectado en forma independiente a la fuente de corriente

Las características de las resistencias conectadas en paralelo son:

a) la corriente que produce la fuente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistencia

I = I1 + I2 + I3

b) la tensión de la fuente es igual a la tensión de cada una de las resistencias

V = V1 = V2 = V3

c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia

Ver. además: Circuitos eléctricos

Ver: Potencia eléctrica y resistencia electrica

(Ir a Magnetismo y fuerza magnética)

Es propiedad: www.profesorenlinea.cl

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