Post on 14-Jun-2015
Unidad: Electrostática.
Por: Marcos Guerrero
Marcos Guerrero 1
INTRODUCCIÓN.
Marcos Guerrero 2
•Conocido desde la antigüedad por los griegos como elektron que significa ámbar (mineral amarillento que proviene de la fosilización de resinas de árboles de madera blanda), que era una piedra que al frotarla con seda atraía pedazos de papel.
•La materia, bajo ciertas condiciones, adquiere propiedades especiales: Atracciones y Repulsiones.
•Estudio Científico lo inicio Benjamín Franklin.
•Fenómeno de la Naturaleza que se conoce desde hace 2500 años.
ELECTROSTÁTICA.
Es la parte de la electricidad que estudia las cargas eléctricas en reposo.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA.
La materia está compuesta por moléculas y estás a su vez de átomos. El
átomo a su vez está compuesto por:
Un núcleo muy denso formado por protones cargados positivamente y de
neutrones sin carga.
Una nube electrónica que posee electrones muy livianos cargados
negativamente.
Marcos Guerrero 3
Definición.
El átomo por su naturaleza es neutro, esto significa que el número de
protones es igual al número de electrones.
Marcos Guerrero 4
Marcos Guerrero 5
A (número másico o masa atómica) = número de
protones + número de neutrones.
Z (número atómico)= número de protones o número de
electrones.
N (número neutrónico) = número de neutrones.
N = A-Z
Partícula Masa (kg) Carga eléctrica (C)
Neutrón 1,67492x10-27 0
Electrón 9,1095x10-31 -1,6021917x10-19
Protón 1,67261x10-27 +1,6021917x10-19
Existen partículas más pequeña que el átomo llamadas Quartz,
aunque existe evidencia experimental que no existen Quartz
libres. Los Quartz poseen cargas eléctricas que son una
fracción de la carga eléctrica del electrón.
e3
2
e3
2
e3
1Protón
Marcos Guerrero 6
CARGA ELÉCTRICA. En la materia, la carga eléctrica, se manifiesta cuando existe un desequilibrio entre
los protones y electrones de uno o varios de los átomos que componen la materia, es
decir, cuando los átomos ganan o pierden electrones por un exceso de energía debido
a algún fenómeno externo.
Son los electrones (especialmente los electrones libres o electrones de
conducción, que son aquellos que se encuentran en la ultima órbita de un átomo y
que no están enlazados con otros átomos) los que se movilizan de un lugar a otro
debido a que se encuentran en las nubes electrónicas, son fáciles de arrancarlos y
por lo tanto dan la característica eléctrica a un átomo.
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Marcos Guerrero 8
La carga eléctrica en el S.I.: Coulomb (C)
A veces se la mide en:
miliCoulomb ( );
microCoulomb ( );
nanoCoulomb ( ).
CmC 3101
CC 6101
CnC 9101
Cuando un átomo gana o pierde electrones se dice que se ha ionizado.
Marcos Guerrero 9
Marcos Guerrero 10
Son los electrones los que determinan la carga eléctrica en un material.
TIPOS DE MATERIALES. Existen 4 tipos de materiales y su clasificación depende mucho de los electrones
libres por unidad de volumen que contienen. Estos materiales son:
Conductores.
Aislantes o dieléctricos.
Semiconductores.
Conductores Aislantes Semiconductores
e/cm3 1 1011 1023 0
Marcos Guerrero 11
CONDUCTORES. Son materiales en los cuales las cargas eléctricas (electrones libres e iones) se pueden
mover con mucha facilidad. Ejemplo: todos los metales, el cuerpo humano, el grafito,
los ácidos, las bases, las sales, la tierra, el agua, etc.
AISLANTES O DIELÉCTRICOS. Son materiales en los cuales las cargas eléctricas se pueden mover con mucha
dificultad. Ejemplo: el vidrio, los plásticos en general, el caucho, la madera seca, el
nylon etc.
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Marcos Guerrero 13
Marcos Guerrero 14
SEMICONDUCTORES. Son materiales que se pueden comportar como aislantes o conductores y en los cuáles
se puede cambiar el número de electrones libres por centímetro cúbico mediante
cambios pequeños en las condiciones del material, introduciendo por ejemplo
pequeñas cantidades de impurezas o variando el voltaje aplicado, la temperatura, o la
intensidad de luz que incide en el material. Ejemplo: el silicio, el germanio, etc.
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Marcos Guerrero 16
PROPIEDADES DE LA CARGA
ELÉCTRICA. 1. Existen 2 tipos de cargas eléctricas en la naturaleza, positivas y negativas, con la
propiedad de que cargas eléctricas de diferentes signos se atraen y que cargas
eléctricas del mismo signo se repelen.
¿Las fuerzas eléctricas cumplen la Tercera ley de Newton?
2. La fuerza eléctrica entre las cargas eléctricas varía inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
F
r
r
F
F
Marcos Guerrero 17
¿Qué diagrama muestra correctamente la magnitud de las fuerzas
relativas y las direcciones de las fuerzas electrostáticas en las dos
esferas?
A) B)
C) D)
E) Ninguna de estas pueden ser correctas
3. La carga eléctrica se conserva en cualquier proceso de carga que tenga lugar en un
sistema aislado; es decir, que si se produce una cierta cantidad de carga eléctrica
de cierto signo en un cuerpo, también debe producirse una igual cantidad de carga
eléctrica de signo contrario en el otro cuerpo.
Marcos Guerrero 19
Barra de vidrio Pedazo de seda
Sistema cerrado
Inicialmente la barra de vidrio y el pedazo de seda están descargados eléctricamente.
Marcos Guerrero 20
Barra de caucho Pedazo de lana
Sistema cerrado
Inicialmente la barra de caucho y el pedazo de lana están descargados eléctricamente.
Ley de conservación de la carga eléctrica: ″ La carga eléctrica en un sistema
debido a un proceso se mantiene constante , es decir, no se crea ni se destruye,
sino que se transfiere de un cuerpo a otro.″
4. Ley de cuantización de la carga eléctrica: ″ La carga eléctrica está
cuantizada, es decir, la carga eléctrica que adquiere un cuerpo es un
múltiplo entero de la carga del electrón″
q = N e
q: es la carga eléctrica del cuerpo.
N: es un número entero.
e: es la carga eléctrica del electrón.
Marcos Guerrero 21
Marcos Guerrero 22
PROCESOS PARA CARGAR UN
CUERPO ELÉCTRICAMENTE.
Hay varios tipos:
•Por efecto piezoeléctrico.
•Por efecto fotoeléctrico.
•Por efecto termoiónico.
•Por rozamiento o frotamiento o fricción.
•Por contacto.
•Por inducción.
Marcos Guerrero 23
FROTAMIENTO O FRICCIÓN
O ROZAMIENTO. Es la ionización de la materia producida por los choques de los átomos de un
cuerpo sobre los átomos de otro cuerpo.
Marcos Guerrero 24
POR CONTACTO.
Es la transferencia de carga eléctrica de un cuerpo cargado a otro cuerpo
cargado o neutro y que necesita de un contacto físico.
Conclusión: Cuando 2 cuerpos conductores idénticos se ponen contacto
y luego se separan, la carga total del sistema se divide en partes iguales a
cada uno de los cuerpos.
EJERCICIO. Si dos esferas metálicas idénticas de cargas – 14 μC y +6 μC respectivamente, Se
ponen en contacto entre sí, y luego se las separa. Determine la cantidad de
electrones que se transfirieron de una
esfera a otra.
Marcos Guerrero 25
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2 Bolas idénticas de metal tienen cargas eléctricas de +5C y -1C
respectivamente. Cada una siente una fuerza de magnitud F.
A: La misma que antes. B: Se intercambian las cargas eléctricas: la primera se vuelve -1 C , y la segunda se vuelve +5 C C: +3 C en cada una. D: +2 C en cada una. E: No hay suficiente información
Ahora se ponen en contacto entre si y luego regresan a sus posiciones originales. ¿Cuál es la carga de cada uno ahora?
r
+5C -1C
INDUCCIÓN Y CONEXIÓN A
TIERRA.
Marcos Guerrero 28
INDUCCIÓN.
La inducción es un proceso en el cuál la carga eléctrica se distribuye de
otra forma en el material conductor. Con ayuda de la conexión a Tierra se
puede cargar el material conductor.
Si acercamos un objeto con carga negativa a una superficie conductora, aún
sin contacto físico, los electrones se movilizan hacia la derecha en la
superficie conductora.
Marcos Guerrero 29
Marcos Guerrero 30
En el proceso de inducción de carga no se altera la carga neta del conductor sino
que se distribuye de otra manera.
Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga por
inducción. La parte inferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga
positiva en la superficie terrestre.
Marcos Guerrero 31
CONEXIÓN A TIERRA.
Marcos Guerrero 32
Marcos Guerrero 33
Cuando un conductor A se conecta a otro conductor neutro B mediante un
alambre conductor infinito, se dice que el conductor A se ha conectado a tierra.
Ver animación.
Una conexión a tierra neutraliza una región parcial del conductor si se
acerca algún material cargado, y se neutraliza totalmente si no existe
algún material cargado cerca del conductor.
Marcos Guerrero 34
Marcos Guerrero 35
OTRO EJEMPLO:
A continuación se muestra un serie de pasos para poder cargar la
esfera condcutora. ¿Cual es la carga eléctrica que queda en la esfera
conductora al final?
A: + (positivo) B: - (negativo) C: 0 (Neutra) D: no se puede decidir el signo de la carga eléctrica de la esfera conductora
Marcos Guerrero 37
Marcos Guerrero 38
ELECTROSCOPIO DE
LAMINILLAS.
Partes de un electroscopio.
Laminillas de oro, plata o
aluminio
Barra conductora
Base aislante
Carcaza de metal
Tapón aislante
Tapas de vidrio
Esfera metálica
Marcos Guerrero 39
Es un instrumento eléctrico que sirve para:
Marcos Guerrero 40
Detectar la presencia de carga en un cuerpo.
Marcos Guerrero 41
Explique, ¿cómo puedo cargar un electroscopio?
Determinar el signo de la carga eléctrica de un cuerpo, siempre y cuando esté
cargado inicialmente el electroscopio.
Marcos Guerrero 42
Explique, ¿cómo puedo determinar el signo de la carga eléctrica del
material que se acerca al electroscopio
OTROS TIPOS DE ELECTROSCOPIO.
Marcos Guerrero 43
POLARIZACIÓN. Es un proceso de inducción, pero que se da en aislantes.
Cuando una barra cargada se acerca al átomo de un material aislante,
el núcleo positivo sufre un ligero desplazamiento, mientras que la
nube electrónica sufre una distorsión debido al desplazamiento de los
electrones. El resultado es una pérdida de simetría en el átomo,
formando lo que se llama un dipolo eléctrico. Este proceso ocurre en
todos los átomos del material aislante, haciendo que un lado del
material aislante aparezca una carga de un signo y del otro lado una
carga del signo opuesto.
Marcos Guerrero 44
Marcos Guerrero 45
Marcos Guerrero 46
LEY DE COULOMB.
2. Las 2 partículas que interactúan entre sí, están en reposo.
Es una ley que se aplica bajo las siguientes condiciones:
1. Se produce debido a la interacción entre 2 partículas con carga eléctrica.
Desde el punto de vista eléctrico se define como partícula a esferas
cuyos radios son extremadamente pequeños comparados con la distancia
que los separa.
R R
r
Rr
Marcos Guerrero 47
Si las esferas A y B se cargan, la fuerza eléctrica
sobre la esfera A tiende a retorcer la fibra de
suspensión. Coulomb canceló este efecto de
torsión al girar la cabeza de la suspensión en un
ángulo θ necesario para mantener a las dos cargas
con determinada separación. El ángulo θ es
entonces una medida relativa de la fuerza
eléctrica que actúa sobre la carga que tiene la
esfera A.
El aparato de la figura se lo conoce como balanza
de torsión.
EXPERIMENTO DE LA LEY DE
COULOMB.
Marcos Guerrero 48
ASPECTOS CUALITATIVOS
DE LA LEY DE COULOMB.
1. La fuerza electrostática que se produce entre dos partículas
con carga eléctrica se encuentra a lo largo de la línea que
une a dichas partículas.
2. La fuerza electrostática es de atracción para partículas con cargas
eléctricas de signos diferentes, y es de repulsión para partículas
con cargas eléctricas de signos iguales.
3. La fuerza electrostática que se produce debido a la interacción
entre las dos partículas con cargas eléctricas obedece a la Tercera
Ley de Newton.
Marcos Guerrero 49
4. La fuerza electrostática es proporcional al producto de las
magnitudes de las 2 cargas eléctricas que interactúan entre sí.
5. La fuerza electrostática es inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia que separa a las dos
partículas con cargas eléctricas que interactúan entre sí.
:12F
Fuerza eléctrica en la carga eléctrica 1 debido a la carga eléctrica 2.
:21F
Fuerza eléctrica en la carga eléctrica 2 debido a la carga eléctrica 1.
2112 FF
2112 FF
Marcos Guerrero 50
ASPECTOS CUANTITATIVOS
DE LA LEY DE COULOMB. En base al experimento de Coulomb se llego a la siguiente ley:
“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos
cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”
2
21
r
qqF
Marcos Guerrero 51
21r
21r̂
21F
12F
21221
2121 r̂
r
qqkF
12212
2112 r̂
r
qqkF
De la misma manera:
En general:
rr
qqkF ˆ
221
Forma vectorial de la ley
de Coulomb
Marcos Guerrero 52
2
21
r
qqkF
Forma escalar de la ley de
Coulomb
k es la constante de Coulomb .
4
1k
ε es la permitividad absoluta del medio.
or
εr es la permitividad relativa del medio y εo es la permitividad absoluta del vacío (es
aproximadamente igual a la del aire).
1r
Si en el vacío εr=1, entonces ε= εo. Por lo tanto:
21212 ..1085,8 mNCxoy
229 ..109 CmNxk
Marcos Guerrero 53
Marcos Guerrero 55
¿Qué se puede concluir del signo de Q1 y Q2?
CT 25.1
A: una es "+", y la otra es "-" B: ambas son "+" C: ambas son "-" D: Las dos deben de tener la misma carga
Dos bolas de masas iguales están cargadas y se encuentran en la posición mostrada en la figura
CT 25.1
Dos bolas de masas iguales están cargadas y se encuentran en la posición mostrada en la figura
¿Qué se puede decir acerca de Q1 y Q2?
A: Q1 debe ser igual a Q2 B: Q1 debe ser mayor a Q2 C: Q1 no puede ser igual a Q2 D: No hay suficiente información
2 calcetines se ve que se atraen . ¿Cual de los siguientes
enunciados debe ser verdad?
CT 25.2
A) Ambos calcetines tienen necesariamente cargas eléctricas distinta
de cero del mismo signo.
B) Ambos calcetines tienen necesariamente cargas eléctricas
distinta de cero de signos diferentes
C) Un calcetín posee carga eléctrica y el otro calcetín tiene carga
eléctrica neutra
D) Ninguna de las afirmaciones anteriores debe ser verdad.
Dos protones se encuentran cerca unos de otros. Cada uno siente una
repulsión electrostática de magnitud Felec y una atracción
gravitacional de magnitud Fgrav, debido al otro protón. Al alejarse las
cargas, la razón
+ +
Felec
Fgrav
A) Incrementa
B) Disminuye
C) Se mantiene constante
3 cargas Q1, Q2, y Q3 están en línea como se muestran en la siguiente figura Q1 (+) Q2 (+)
r
Q3 (-)
r
Se dan los signos de las cargas eléctricas, pero no se sabe sus magnitudes. La fuerza neta sobre Q2 es hacia la
A: derecha B: izquierda C: no hay suficiente información
Considerar las siguientes situaciones, 1, 2 & 3
+Q
+Q
+Q
+q
+2q
+4q
r
2r
2r
1
2
3
¿Cual carga (+Q) siente la
mayor fuerza?
A) +q (situación 1)
B) +2q (situación 2)
C) +4q (situación 3)
D) Dos situaciones.
E) En las 3 situaciones.
Considerar el siguiente sistema de cargas eléctricas.
+q
+Q -Q
h
s/2 s/2
¿Cual vector representa la fuerza neta sobre la carga +q?
A
B
C
D E
Marcos Guerrero 63
Marcos Guerrero 64
CAMPO ELÉCTRICO.
Marcos Guerrero 65
Definición:
La unidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional es el N.C-1.
Marcos Guerrero 66
El vector campo eléctrico en un punto p en el espacio se define como el cociente entre la fuerza eléctrica que experimenta una carga de prueba positiva y la carga de prueba.
FE
oq
oq
FE
¿Qué dirección tiene el vector campo eléctrico?
La dirección del campo eléctrico será la misma de la fuerza eléctrica que experimenta la carga de prueba.
Marcos Guerrero 67
¿Qué limitaciones hay con respecto a la carga de prueba?
La carga de prueba debe ser tan pequeña pero tan pequeña que no altere la distribución de carga de un cuerpo y por lo tanto no se altera al campo eléctrico en el espacio.
¿Qué signo tiene carga de prueba?
La carga de prueba es positiva.
Marcos Guerrero 68
Recordemos :
rr
qqkF o ˆ
2
Ahora :
oq
FE
Ecuación 1
Ecuación 2
Reemplazando la ecuación 1 en la ecuación 2 tenemos:
rr
qkE ˆ
2
Forma vectorial del campo
eléctrico
2r
qkE
Forma escalar del campo
eléctrico
Marcos Guerrero 69
Marcos Guerrero 70
El campo eléctrico en un punto p en el espacio no depende de la carga de prueba. Depende de la carga que crea el campo y de la distancia de separación entre la carga que crea el campo y el punto p.
PRINCIPIO DE
SUPERPOSICIÓN. “El campo eléctrico resultante en un punto en el espacio debido a varias
cargas eléctricas puntuales es igual a la suma vectorial de los campos
eléctricos producidos por cada carga eléctrica puntual”.
Marcos Guerrero 71
1q
2q
Nq
1E
2E
NE
N: número de partículas
p
NR EEEE
.....21
i
Ni
iR EE
1
Marcos Guerrero 72
Un dipolo electrico (+Q y –Q separados a una distancia s) se
colocan en el eje x, tal como se muestra en la figura.
CT 25.9
+Q -Q +x
-q
Una carga de prueba negativa –q se coloca a la derecha del dipolo
eléctricos. La carga de prueba sienta una fuerza hacia
A) cero. B) a la derecha. C) a la izquierda.
s
Un dipolo electrico (+Q y –Q separados a una distancia s) se
colocan en el eje x, tal como se muestra en la figura.
CT 25.10 - Efield
+Q -Q +x
La carga de prueba de la derecha es ahora retirada. El campo eléctrico en la
posición donde la carga de prueba estaba es:
A) cero B) hacia la derecha
C) hacia la izquierda D) hacia arriba
E) hacia abajo
s
Marcos Guerrero 75
LÍNEAS DE FUERZA
ELÉCTRICA O LÍNEAS DE
CAMPO ELÉCTRICO.
Son líneas imaginarias que se las utiliza para visualizar como se distribuye el campo
eléctrico en cierta región del espacio.
¿Qué son las líneas de campo eléctrico?
Marcos Guerrero 76
Equipo para
visualizar las líneas
de campo eléctrico
Materiales básicos:
Electrodos
Fuente de voltaje
Aceite
Semillas de grama
Marcos Guerrero 77
PROPIEDADES DE LAS LÍNEAS
DE FUERZA ELÉCTRICA Las líneas de campo eléctrico siempre salen de una carga eléctrica positiva
(fuentes de líneas de campo eléctrico) y llegan a una carga eléctrica negativa
(sumidero de líneas de campo eléctrico).
Marcos Guerrero 78
El número de líneas de campo eléctrico que salen o entran a una carga eléctrica es
proporcional al valor de dicha carga eléctrica.
1q 2q
161 q
82 q
22
1 q
q
21 2qq
Marcos Guerrero 79
1q 2q
12
1 q
q
21 qq
Marcos Guerrero 80
1q 2q
12
1 q
q
21 qq Marcos Guerrero 81
El número de líneas de campo eléctrico que atraviesan una superficie unitaria
(A=1m2) perpendicular a las líneas de campo eléctrico es proporcional a la
intensidad del campo eléctrico, es decir, si las líneas de campo eléctrico se
encuentran muy cercanas, la intensidad del campo eléctrico es mayor y si las
líneas de campo eléctrico se encuentran muy alejadas, la intensidad del campo
eléctrico es menor.
1q 2q
Marcos Guerrero 82
El vector campo eléctrico en un punto en el espacio, es tangente a la línea de
campo eléctrico en dicho punto.
Marcos Guerrero 83
Las líneas de campo eléctrico nunca se cruza.
Las líneas de campo eléctrico son líneas continuas cuando la carga neta del
sistema es cero, y las líneas de campo eléctrico pueden empezar o terminar en el
infinito si la carga neta del sistema no es cero.
1q 2q
1q 2q
Marcos Guerrero 84
Marcos Guerrero 85
LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO
EN DISTRIBUCIONES DE
CARGAS CONTINUAS.
Líneas de campo eléctrico producido por un
conductor cilíndrico cargado
Líneas de campo eléctrico producido por un
conductor irregular cargado
Marcos Guerrero 86
Líneas de campo eléctrico producido por
una placa finita conductora cargada
Líneas de campo eléctrico producido por 2
placas finitas conductoras, ambas con
cargas de distinto signo
Líneas de campo eléctrico producido por 2
placas finitas conductoras, ambas con
cargas del mismo signo
Marcos Guerrero 87
Líneas de campo eléctrico producido por 2 placas
infinitas conductoras, ambas con cargas de distinto
signo
Líneas de campo eléctrico producido por 2 placas
infinitas conductoras, ambas con cargas del mismo
signo
Líneas de campo eléctrico producido entre un
cilindro conductor y una placa conductora, ambas
con cargas de distinto signo.
Marcos Guerrero 88
Marcos Guerrero 89
PROPIEDADES DE LOS
CONDUCTORES EN EQULIBRIO
ELECTROSTÁTICO.
1. Cualquier exceso de carga eléctrica (positiva o negativa) en un conductor aislado (sólido o hueco), siempre reside en la superficie exterior.
¿Por qué se estudia conductores en equilibrio electrostático?
-
-
- - - -
- -
+
+
+ + + +
+ +
Tiempo aproximado de estabilización hasta que queda cargado la
superficie de un conductor: 10-8 s
Marcos Guerrero 90
2. El campo eléctrico en el interior de un conductor con carga eléctrica
es cero.
+
+ + +
+
+
+
+ +
+ + +
E = 0
-
- - -
-
-
-
- - -
-
-
E = 0
¿Qué ocurre si un conductor neutro sólido o hueco se coloca en el
interior de un campo eléctrico uniforme?
0EEi
El campo eléctrico en el interior
del conductor es nulo
Marcos Guerrero 91
Imaginemos que tenemos una esfera conductora hueca de radio interior a y
radio exterior b con un carga de +2q, tal como se muestra en la figura. Si
por algún método colocamos una carga de –q en el centro de la esfera.
Indique si el campo eléctrico es cero entre el radio interior a y el radio
exterior b de la esfera.
E = 0
Marcos Guerrero 92
Marcos Guerrero 93
Marcos Guerrero 94
3. El campo eléctrico en la superficie de un conductor con carga eléctrica es
perpendicular a la superficie del conductor y tiene magnitud de , donde
σ es la densidad de carga superficial, y se define como el cociente entre la
carga eléctrica q y el área A que ocupa la carga eléctrica.
o
A
q
2.
..
mC
IS
Marcos Guerrero 95
4. En un conductor asimétrico (forma irregular) con carga eléctrica, la
carga eléctrica tiende a acumularse más en las puntas.
Marcos Guerrero 96
Es un dispositivo formado por una o más barras metálicas terminadas en punta y
unidas entre sí y conectados a tierra, o al agua, mediante conductores metálicos, y
que se coloca sobre los edificios o los buques para preservarlos de los efectos del
rayo.
APLICACIÓN: EL PARARRAYO.
Marcos Guerrero 97
CAMPO ELÉCTRICO
PRODUCIDO POR UNA ESFERA
CONDUCTORA CON CARGA
ELÉCTRICA. Imaginemos que tenemos una esfera conductora sólida de radio a con
una carga eléctrica de +Q. Determine el campo eléctrico para regiones en
el interior y exterior de las esfera conductora.
Marcos Guerrero 98
Comenzaremos estudiando el primer caso, es decir, para r < a
El campo eléctrico es cero en el interior de un conductor con carga
eléctrica.
0pE
0
pE
Ecuación escalar
Ecuación vectorial
Marcos Guerrero 99
Para una esfera conductora con carga uniformemente distribuida, el campo
eléctrico fuera de la esfera se comporta de manera similar que para una
carga puntual.
Ahora para el caso r ≥ a
2r
QkEp
rr
QkEp
ˆ2
Ecuación escalar
Ecuación vectorial
Marcos Guerrero 100
Marcos Guerrero 101
ELECTRODINÁMICA
Marcos Guerrero 102
PARTÍCULAS CON CARGA
ELÉCTRICA EN EL INTERIOR
DE UN CAMPO ELÉCTRICO
UNIFORME. El campo eléctrico uniforme es generado por dos placas conductoras infinitas
con cargas eléctricas de igual magnitud y de distinto signo.
Imaginemos que tenemos dos placas conductoras infinitas cargadas
eléctricamente y que se colocan en posición horizontal. En el
interior del campo eléctrico uniforme se coloca una carga eléctrica
+q. Explique como será el tipo de trayectoria de la carga eléctrica.
E
Marcos Guerrero 103
EqFE
Ecuación vectorial EqFE
Ecuación escalar
Marcos Guerrero 104
: es la fuerza eléctrica que experimenta la carga eléctrica que se encuentra en
el interior del campo eléctrico uniforme.
: es la carga eléctrica que se encuentra en el interior del campo eléctrico
uniforme.
: campo eléctrico uniforme.
EF
q
E
¿Qué dirección tiene el vector campo eléctrico?
Depende del signo de la carga eléctrica, es decir, si la carga eléctrica es
positiva la fuerza eléctrica y el campo eléctrico tienen la misma dirección, en
cambio, si la carga eléctrica es negativa la fuerza eléctrica y el campo eléctrico
tienen direcciones opuestas.
¿Qué factores influyen en la trayectoria de una carga que se encuentra
en un campo eléctrico uniforme?
Para conocer el tipo de trayectoria de una partícula cargada que se encuentra en
el interior de un campo eléctrico uniforme es necesario saber la velocidad inicial
y la fuerza resultante que actúa sobre la carga eléctrica. Marcos Guerrero 105
Marcos Guerrero 106
Marcos Guerrero 107
Marcos Guerrero 108
Marcos Guerrero 109