P II) E . C ELÉCTRICO - QueGrande.orgquegrande.org/apuntes/EI/1/FMC/teoria/09-10/tema_2.pdf · 1. Carga eléctrica y materia. Distribuciones de carga 2. Ley de Coulomb 3. Campo eléctrico

PARTEII)ELECTROSTÁTICA.CAMPOELÉCTRICO

Departamento de Electrónica y Sistemas

1.  Cargaeléctricaymateria.Distribucionesdecarga2.  LeydeCoulomb

3.  Campoeléctrico

TEMA2)LeydeCoulomb.Campoeléctrico




•  PropiedaddelasparGculaselementales,caracterizadaaparJrdelafuerzaelectrostáJca

•  PosiJvaynegaJva–  Cargasdesignoopuestoseatraen–  Cargasdelmismosignoserepelen

•  ParGculasatómicas:–  Electrón

•  e=‐1,6E‐19C•  Sesitúanenlacortezadelátomo

–  Protón•  p=‐e•  Sesitúanenelnúcleodelátomo


•  Carga=carganeta=canJdadcargasposiJvas–canJdaddecargasnegaJvas

•  Objetocargado:excesodeelectrones(negaJva)oprotones(posiJva)

•  Principiodeconservacióndelacarga–  Enunsistemaaisladolacargatotalseconserva–  Lacargaeléctricanosecreanisedestruye,sólosetransfiere

•  Principiodecuan4ficacióndelacarga–  LacargaeléctricaessiempremúlJploenterodelacargadelelectrón(Q=n*e)


•  Conductores–  Poseenportadoresdecargaquesemuevencongranlibertad– Metales

•  Electroneslibresformanungaselectrónico:responsabledelaconducJvidadeléctrica

•  Portadoresdecarga:electrones–  Fluidosionizados

•  Portadoresdecarga:ionesposiJvosynegaJvos•  Aislantes

–  Todaslascargasestánfijasofuertementeligadas:noconducen

•  Semiconductores


•  Todas las cargas elementales están concentradasenunaregióndetamañodespreciablerespectoalrestodeobjetosdelsistemaconsiderado


X

Z

Yq1

q2

q3

q7

q4

q5

q6

•  Lacarganoestáconcentradaenpuntosaislados,sinoquesedistribuyedemodoconJnuo

•  Consideramoslafuncióndensidaddecarga


•  Lacargasedistribuyealolargodeunalínea(hilolargoyfino)– Densidadlinealdecarga:


dl

dq

•  Lacargasedistribuyeporlasuperficiedelobjeto,amododeuna“capadepintura”– Densidadsuperficialdecarga:


€

⇒ Q = σdSS∫

dS

dq

•  Lacargasedistribuyeentodoelvolumendelobjeto– Densidadvolumétricadecarga:


dV

dq



CharlesdeCoulomb(1736–1806)


•  Determinalafuerzaentredoscargaspuntuales


€

k =14πε0

× 9 ⋅109 Nm2

C2

X

Z

Y

qb

qar

Atracción/repulsiónincluidoenvectorunitario

•  Lafuerzacorrespondienteavariascargaseslasumadelasfuerzasindividuales


1. Fuerza ejercida sobre la carga qc=‐2 μC por lascargas qa=3 μC y qb=‐6 μC, si las cargas estánsituadas en los puntos a = (0,0,0), b = (0,4,0) yc=(0,0,3)





•  Cálculodelafuerzaejercidasobreunacargapuntualporunadistribucióndecarga


Campo vectorial

•  Dependede:– Laposiciónyvalordelascargasquelocrean(distribucióndecarga)

– Laposicióndelpuntoqueconsideramos



Distrib. de cargas puntuales

Distrib. de carga continua

-

•  Representaciónvisualdelcampo


+

1.CampoeléctricocreadoporunanillocircularderadioaconcargatotalQuniformementedistribuidaenlospuntosdesueje

2. Campo eléctrico creado por un disco de radio a cargado condensidadsuperficialdecargauniformeσenlospuntosdesueje


3.CampoeléctricocreadoporunhilorectoyfinodelongitudLcondensidad lineal de carga uniforme λ en los puntos del eje queconJenealhilo

4. Campo eléctrico creado por un plano indefinido cargado condensidadsuperficialdecargauniformeσ


5.Campoeléctricoenelinterioryexteriordeunaláminaindefinidadeespesora,permiJvidadeléctricaεydensidadvolumétricadecargauniformeρ


En el interior

En el exterior

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