Electro St á Tica

Cuando una barra de caucho se frota con piel, seremueven electrones de la piel y se depositan en labarra.

Se dice que la barra se carg negativamente debido a unexceso de electrones. Se dice que la piel se cargpositivamente debido a una deficiencia de electrones.

Loselectrones semueven de lapiel a labarra decaucho.

positivo

negativo

+ + + +

-- --Piel

Caucho

piel

caucho

Atraccin

Note que la esfera cargada negativamente (verde) es atrada por la esferacargada positivamente (roja).

seda

vidrio

Cargas iguales se repelen;cargas opuestas se atraen.Cargas iguales se repelen;cargas opuestas se atraen.

La cantidad de carga (q) se puede definir en trminosdel nmero de electrones, pero el Coulomb (C) es unamejor unidad para trabajo posterior. La siguiente puedeser una definicin temporal:

Coulomb: 1 C = 6.25 x 1018 electronesCoulomb: 1 C = 6.25 x 1018 electrones

Esto significa que la carga en un solo electrn es:

1 electrn: e- = -1.6 x 10-19 C1 electrn: e- = -1.6 x 10-19 C

La fuerza de atraccin o repulsin entre dos cargas puntualeses directamente proporcional al producto de las dos cargas einversamente proporcional al cuadrado de la distancia entreellas.

La fuerza de atraccin o repulsin entre dos cargas puntualeses directamente proporcional al producto de las dos cargas einversamente proporcional al cuadrado de la distancia entreellas.

F

r

FF

q

q q

q- +

- -

2

'qqF

r

2

'qqF

r

La constante de proporcionalidad k para la ley de Coulombdepende de la eleccin de las unidades para carga.

Cuando la carga q est en couloms, la distancia r en metros yla fuerza F en newtons, se tiene:

2 29

2

N m9 x 10

' C

Frk

qq

2 29

2

N m9 x 10

' C

Frk

qq

qq

Frk

r

qkqF

2

2 donde

Un campo se define como una propiedad del espacio en el que un objetomaterial experimenta una fuerza.

.PSobre la Tierra, se dice que existe un campogravitacional en P.

Puesto que una masa m experimenta unafuerza descendente en dicho punto.

No hay fuerza, no hay campo; no haycampo, no hay fuerza!

m

F

La direccin del campo estdeterminada por la fuerza.

*1. Ahora, considere el punto P a una

distancia r de +Q.

2. En P existe un campo elctrico E si unacarga de prueba +q tiene una fuerza Fen dicho punto.

3. La direccin del E es igual que ladireccin de una fuerza sobre la carga +(pos).

E

4. La magnitud de E est dada por lafrmula:

Campo elctrico

++++ +

+++Q

.P

r

+q F+

C

N

q

FE unidades;

E

Campo elctrico

++++ +

+++Q

.

r

En un punto existe un campo E ya sea que en dicho punto haya o no unacarga. La direccin del campo es alejndose de la carga +Q.

E

Campo elctrico

++++ +

+++Q

.

r++q --q

F

F

La fuerza sobre +q esten direccin del campo.

La fuerza sobre -qest contra la

direccin del campo.

*

Note que el campo E en la vecindad de una carga negativa Q es hacia la carga,la direccin en que se movera una carga de prueba +q.

La fuerza sobre +q esten direccin del campo.

La fuerza sobre -qest contra la

direccin del campo.

E

Campo elctrico

.

r++q

F

---- -

----Q

E

Campo elctrico

.

r

--qF

---- -

----Q

La magnitud de la intensidad del campo elctrico en un punto enel espacio se define como la fuerza por unidad de carga (N/C) queexperimentara cualquier carga de prueba que se coloque en dichopunto.

Intensidad decampo elctrico E

Intensidad decampo elctrico E

La direccin de E en un punto es la misma que la direccin en que semovera una carga positiva SI se colocara en dicho punto.

C

N

q

FE unidades;

++++ +

+++Q

.r

PConsidere una carga de prueba +qcolocada en P a una distancia r de Q.La fuerza hacia afuera sobre +q es:

Por tanto, el campo elctrico E es:

2F kQq rE

q q 2

kQE

r

2

kQE

r

++qF

2

kQqF

r

++++

+

+++Q

.r

P

E

2

kQE

r

El campo resultante E en la vecindad de un nmero decargas puntuales es igual a la suma vectorial de loscampos debidos a cada carga tomada individualmente.

Considere E para cada carga.

+

- q1

q2q3-

AE1

E3

E2

ERSuma vectorial:E = E1 + E2 + E3

Suma vectorial:E = E1 + E2 + E3

Las direcciones se basan encarga de prueba positiva.

Magnitudes a partir de:

2

kQE

r

Las lneas de campo elctrico son lneas imaginarias que sedibujan de tal forma que su direccin en cualquier punto es lamisma que la direccin del campo en dicho punto.

++++ +

+

++Q ---- -

----Q

Las lneas de campo se alejan de las cargas positivas y se acercan a lascargas negativas.

1. La direccin de la lnea de campo en cualquierpunto es la misma que el movimiento de +q endicho punto.

2. El espaciamiento de las lneas debe ser talque estn cercanas donde el campo seaintenso y separadas donde el campo seadbil.

Dos cargas iguales pero opuestas. Dos cargas idnticas (ambas +).

Note que las lneas salen de las cargas + y entran a las cargas -.

Adems, E es ms intenso donde las lneas de campo son ms densas.