FMF024-Clase B7       2012-S1
*Electrostática*Electrización*Tipos de Electrización*Fuerza Eléctrica (Ley de Coulomb)*Intensidad de Campo Eléctrico
ElectrizaciónExperiencias antiguas realizadas por losGriegos , uno de ellos por ejemplo Tales deMileto (filósofo y matemát...
Modelo Eléctrico de la Materia  *La materia estaría constituida por   :  dos tipos de partículas, que  denominaremos Carg...
Carga Eléctrica*Es una magnitud fundamental de la física, responsable de laInteracción electromagnética, es, junto a la ma...
Tipos de Cargas  Positiva        Cargas positivas = +5                  Cargas negativas= -2                  Carga total=...
Tipos de Electrización1.- Frotamiento2.- Contacto3.- Inducción
Frotamiento                                           Proceso de desprendimiento de los                                   ...
Electrización por contacto.                             + + + + + +Cuerpos Conductores:           + + + + + A             ...
Electrización por contacto.I.-¿Qué ocurre si el                           + + + + + +    cuerpo B es más                  ...
Inducción.1º Escena. Hay un cuerpoconductor neutro.2º Escena. Se aproximapor la izquierda un cuerpoelectrizado (inductor)....
Instrucción por pares (I)Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sinhacer contacto con la esfera de un elec...
Instrucción por pares (I)Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sinhacer contacto con la esfera de un elec...
Instrucción por pares (II)Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilosaislantes en un ambiente seco, s...
Instrucción por pares (II)Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilosaislantes en un ambiente seco, s...
Fuerza Eléctrica ( Ley de Coulomb )“La fuerza que ejercen entre si doscuerpos cargados eléctricamente,es directamente prop...
Donde se destacan:k = Constante electrostática del vacío cuyo valor es9x109 [Nm2/C2] o también, expresado en términos de l...
Instrucción por pares IIIDos esferas conductoras están eléctricamente cargadas ya cierta distancia entre si. Al separarlas...
Instrucción por pares IIIDos esferas conductoras están eléctricamente cargadas ya cierta distancia entre si. Al separarlas...
Principio de SuperposiciónSe ha comprobado –tambiénexperimentalmente- que las fuerzaseléctricas se comportan en formaaditi...
Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoSea un punto P del espacio. Paradicho punto se Define la   Intensidaddel Campo Eléctrico...
Dirección y Sentido de la intensidad de              campo EléctricoLa dirección y el sentido esta determinado por la el d...
Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoPara entender lo anterior consideremos el siguiente ejemplo:Sea el punto P del espacio.¿...
Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoColoquemos en P una carga q 0 + = 0.1 C.Supongamos que sobre ella actúa una fuerza eléct...
Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoTenemos que E = 120 N / 0,1 C = 1200 N/CEn la misma dirección y sentido de F e ; es deci...
Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico   Hemos calculado la intensidad de Campo Eléctrico (E); pero ¿qué    significa?       ...
Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoSignifica que en el espacio existen otras cargas eléctricas quegeneran un campo Eléctric...
Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico Una carga negativa, o una positiva y una negativa. O muchas cargas que producen el mism...
Líneas de Campo y Algunas Configuraciones
Campo Eléctrico (debido a una carga puntual                   Q) A una Distancia r de una carga eléctrica Q, laintensidad ...
Principio de SuperposiciónAl igual que la fuerza eléctrica, existe el principio desuperposición, para campos eléctricos, q...
Instrucción por pares IV1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos   cargas puntiformes del mismo signo. S...
Instrucción por pares IV1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos   cargas puntiformes del mismo signo. S...
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Presentacion electricidad 1, electrostatica

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Esta presentación es un complemento de la lectura denominada electrostática, en ella podrás encontrar la materia mas ejemplificada así como también preguntas conceptuales, definiciones que podrán aclararte aun más los temas de la guía

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Presentacion electricidad 1, electrostatica

  1. 1. FMF024-Clase B7 2012-S1
  2. 2. *Electrostática*Electrización*Tipos de Electrización*Fuerza Eléctrica (Ley de Coulomb)*Intensidad de Campo Eléctrico
  3. 3. ElectrizaciónExperiencias antiguas realizadas por losGriegos , uno de ellos por ejemplo Tales deMileto (filósofo y matemático) observó queun trozo de ámbar, después de ser frotadocon una piel de animal, adquiría lapropiedad de atraer cuerpos, como trozosde paja y semillas.Como la designación griega que corresponde alámbar es elektron, entonces se comenzó ausar el termino eléctrico.
  4. 4. Modelo Eléctrico de la Materia *La materia estaría constituida por : dos tipos de partículas, que denominaremos Cargas. *Cuando estas partículas se encuentran en igual cantidad, el cuerpo esta Neutro. *Si ellas se encuentran en distinta cantidad, el cuerpo esta electrizado. *Las cargas del mismo tipo se repelen entre si y las de distinto tipo se atraen.
  5. 5. Carga Eléctrica*Es una magnitud fundamental de la física, responsable de laInteracción electromagnética, es, junto a la masa, una propiedadfundamental de la materia, que tiene su origen en la estructura atómica.*En el S.I. La unidad de carga es el Culombio o Coulomb  (C) quese define como la cantidad de carga que fluye por un punto de un conductor en un segundo cuando la corriente en el mismo es de 1 A. o también como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de9×109 N. Un culombio corresponde a 6,241 × 1018 electrones*La unidad más elemental de carga es el electrón, El valor de lacarga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto.
  6. 6. Tipos de Cargas Positiva Cargas positivas = +5 Cargas negativas= -2 Carga total= +3 Negativo Cargas positivas = +2 Cargas negativas = -4 Carga total = -2 Cargas positivas =+3 Neutro Cargas negativas =-3 Carga total = 0
  7. 7. Tipos de Electrización1.- Frotamiento2.- Contacto3.- Inducción
  8. 8. Frotamiento Proceso de desprendimiento de los electrones a consecuencia del frotamiento o rozamiento de cualquier raspador o trapo pasado por la superficie del materialSi frotamos un peine de plástico sobre un trozo detela se intercambian la energía necesaria para quepase una pequeña fracción de electrones desde elpeine a la tela, en el proceso, la tela se cargapositivamente y la peineta negativamente, pues loselectrones son sujetados con mas fuerza en elplástico que en la tela, por lo que este último tieneun exceso de electrones, entonces cuandoacercamos el peine a unos trocitos de papel estosson atraídos lo que concluimos que ambos tienecarga diferente
  9. 9. Electrización por contacto. + + + + + +Cuerpos Conductores: + + + + + A B +A, electrizado y B Neutro. Contacto y separación + + + + ++ + + + + ++ A B Parte de las cargas que posee inicialmente A, pasan al cuerpo B durante el contacto.
  10. 10. Electrización por contacto.I.-¿Qué ocurre si el + + + + + + cuerpo B es más + + + + + grande que A? + AII-¿Qué ocurrirá si B es B infinitamente grande en relación Contacto y separación a A? + + + + + + + + + A + + + B
  11. 11. Inducción.1º Escena. Hay un cuerpoconductor neutro.2º Escena. Se aproximapor la izquierda un cuerpoelectrizado (inductor).Elcuerpo se polariza3º Escena. Se conecta ydesconecta a Tierra elcuerpo (por la derecha)4º Escena. Se retira elcuerpo inductor. El cuerpoinicial queda electrizado.
  12. 12. Instrucción por pares (I)Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sinhacer contacto con la esfera de un electroscopio. ¿En cuál de lassiguientes figuras se representa la configuración de las láminasdel electroscopio y sus cargas, mientras la esfera no se aleja?
  13. 13. Instrucción por pares (I)Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sinhacer contacto con la esfera de un electroscopio. ¿En cuál de lassiguientes figuras se representa la configuración de las láminasdel electroscopio y sus cargas, mientras la esfera no se aleja?
  14. 14. Instrucción por pares (II)Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilosaislantes en un ambiente seco, según muestra la figura . Una barrametálica cargada positivamente (+) toca una de las esferas .Y luego sealeja. Si las esferas estaban originalmente neutras, cual debe ser laposición de las esferas, en el instante inmediatamente después dealejarla
  15. 15. Instrucción por pares (II)Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilosaislantes en un ambiente seco, según muestra la figura . Una barrametálica cargada positivamente (+) toca una de las esferas .Y luego sealeja. Si las esferas estaban originalmente neutras, cual debe ser laposición de las esferas, en el instante inmediatamente después dealejarla
  16. 16. Fuerza Eléctrica ( Ley de Coulomb )“La fuerza que ejercen entre si doscuerpos cargados eléctricamente,es directamente proporcional alproducto de sus masas o cargas (Q1y q2) , e inversamente proporcionalal cuadrado de la distancia que lassepara (r) Tal fuerza se aplica en losrespectivos centros de la cargas yestán dirigidas a largo de las líneasque las une y depende de la  kQ1q2 naturaleza del medio que les rodea(constante electrostática)“ esto es: F (r ) = 2 r r
  17. 17. Donde se destacan:k = Constante electrostática del vacío cuyo valor es9x109 [Nm2/C2] o también, expresado en términos de la permitividad del vacío ( ε0) como: 1 k= 4πε 0  Siendo siendo ε0 = 8,85 x 10 [C / Nm ] y -12 2 2 r es el vector unitario que indica la dirección y el sentido de la fuerza eléctrica.
  18. 18. Instrucción por pares IIIDos esferas conductoras están eléctricamente cargadas ya cierta distancia entre si. Al separarlas a una distancia2,5 mayor que la anterior, una de ellas aumenta su cargaen un 25 %. La fuerza de interacción entre ellas es ahora:A) 5 veces la fuerza inicialB) 0,4 veces la fuerza inicialC) 0,1 veces la fuerza inicialD) 2,5 veces la fuerza inicialE) 0,2 veces la fuerza inicial
  19. 19. Instrucción por pares IIIDos esferas conductoras están eléctricamente cargadas ya cierta distancia entre si. Al separarlas a una distancia2,5 mayor que la anterior, una de ellas aumenta su cargaen un 25 %. La fuerza de interacción entre ellas es ahora:A) 5 veces la fuerza inicialB) 0,4 veces la fuerza inicialC) 0,1 veces la fuerza inicialD) 2,5 veces la fuerza inicialE) 0,2 veces la fuerza inicialResp: E)
  20. 20. Principio de SuperposiciónSe ha comprobado –tambiénexperimentalmente- que las fuerzaseléctricas se comportan en formaaditiva, es decir; la fuerza eléctricasobre una carga q, debida a unconjunto de cargas es igual a lasuma de las fuerzas que , que cadacarga qi, ejerce separadamente sobre lacarga Q,es decir:
  21. 21. Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoSea un punto P del espacio. Paradicho punto se Define la Intensidaddel Campo Eléctrico, (E) del modosiguiente. Coloquemos en dichopunto una carga de prueba q 0 + . SiFe es la fuerza eléctrica que actúasobre ella (Debido a una cargaeléctrica Q que existen Fen el espacio y que desconocemos), entonces: E = q+ 0
  22. 22. Dirección y Sentido de la intensidad de campo EléctricoLa dirección y el sentido esta determinado por la el de la fuerzaque actúa sobre la carga q0. En el caso de una carga puntual,ésta es radial y depende del signo de ella a) si q1 es positiva b) siq1 es negativa
  23. 23. Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoPara entender lo anterior consideremos el siguiente ejemplo:Sea el punto P del espacio.¿Cuál será la intensidad de Campo Eléctrico en dicho punto? P
  24. 24. Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoColoquemos en P una carga q 0 + = 0.1 C.Supongamos que sobre ella actúa una fuerza eléctrica igual aF e = 120 N. en la dirección... P q0+ = 0.1 C
  25. 25. Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoTenemos que E = 120 N / 0,1 C = 1200 N/CEn la misma dirección y sentido de F e ; es decir... 0 N = 12 Fe P q0+ = 0.1 C
  26. 26. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico Hemos calculado la intensidad de Campo Eléctrico (E); pero ¿qué significa? b N /C 0 120 E= P q0+ = 0.1 Cb
  27. 27. Fuerza Eléctrica y Campo EléctricoSignifica que en el espacio existen otras cargas eléctricas quegeneran un campo Eléctrico en él.Puede existir, por ejemplo una carga positiva Q, o bien.... C N/ 0 120 E= P Q +
  28. 28. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico Una carga negativa, o una positiva y una negativa. O muchas cargas que producen el mismo efecto. Q - C N/ 0 120 Q E= + P Q +
  29. 29. Líneas de Campo y Algunas Configuraciones
  30. 30. Campo Eléctrico (debido a una carga puntual Q) A una Distancia r de una carga eléctrica Q, laintensidad de Campo Eléctrico (E) es, según la Ley de ˆ rCoulomb: q+ 0 Q q0 Fe = K ˆ r q0 Q r2 r Fe Q =K ˆ r q0 r2 Q E =K ˆ r r2
  31. 31. Principio de SuperposiciónAl igual que la fuerza eléctrica, existe el principio desuperposición, para campos eléctricos, querepresenta la forma de encontrar el valor de laintensidad equivalente o total del campo eléctricoen el punto P debido a varias cargas generadoraspuntuales. definido como : N Qi ET (r ) = ∑ k 2 ri i =1 ri
  32. 32. Instrucción por pares IV1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos cargas puntiformes del mismo signo. Sabiendo que el vector campo eléctrico resultante producido por estas cargas en O es nulo, y r1= d y r2 =2d ,entonces la relación entre los valores de Q1 y Q2A) Q 2 = 4Q1B) Q2 = 9Q1C) Q2 = 25Q1D) Q2 = 16Q1E) Q2 = 36Q1
  33. 33. Instrucción por pares IV1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos cargas puntiformes del mismo signo. Sabiendo que el vector campo eléctrico resultante producido por estas cargas en O es nulo, y r1= d y r2 =2d ,entonces la relación entre los valores de Q1 y Q2A) Q 2 = 4Q1B) Q2 = 9Q1C) Q2 = 25Q1D) Q2 = 16Q1E) Q2 = 36Q1Resp: A)

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