El documento describe experimentos históricos sobre la carga eléctrica. Los griegos notaron que esferas de plástico y vidrio frotadas con lana se atraían o se repelían, lo que indicó la presencia de una "carga". Más tarde, se descubrió que los materiales pueden tener excesos o déficits de electrones, dando lugar a cargas positivas o negativas. La ley de conservación de la carga establece que la carga total de un sistema cerrado no cambia aunque se desplace entre los objetos.

1. Física General II
Carga Eléctrica, Ley de
Coulomb
Clase 1
Prof. Maximiliano A. Rivera
Depto de Física, UTFSM
maximiliano.rivera@usm.cl

2. Carga Eléctrica

3. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar

4. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον

5. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron

6. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar

7. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar
Dos esferas plásticas frotadas en lana

8. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar
Dos esferas plásticas frotadas en lana

9. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar
Dos esferas plásticas frotadas en lana

10. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana

11. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada

12. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada

13. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada

14. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada
Atracción

15. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada
Atracción
Hubo un cambio en las esferas que produjo la repulsión y la atracción

16. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada
Atracción
Hubo un cambio en las esferas que produjo la repulsión y la atracción
Las esferas se cargaron de ALGO que produjo el fenómeno.

17. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada
Atracción
Hubo un cambio en las esferas que produjo la repulsión y la atracción
Las esferas se cargaron de ALGO que produjo el fenómeno. ¿Qué podría ser?

18. Carga Eléctrica
En el 600 A.C. los griegos notaron algunas propiedades un tanto extrañas en el
Ambar
ἤλεκτρον = élektron = ambar Repulsión
Dos esferas plásticas frotadas en lana
Una esferas plásticas frotadas en
lana y otra de vidrio también frotada
Atracción
Hubo un cambio en las esferas que produjo la repulsión y la atracción
Las esferas se cargaron de ALGO que produjo el fenómeno. ¿Qué podría ser?
A ese ALGO lo llamaremos Carga Eléctrica

19. Carga Eléctrica

20. Carga Eléctrica

21. Ernest Rutherford
Carga Eléctrica

22. Ernest Rutherford
Carga Eléctrica
La carga del electrón es de igual magnitud pero distinto signo que la del protón:
Se considera la unidad básica de carga (cuantización)

23. Ernest Rutherford
Carga Eléctrica
La carga del electrón es de igual magnitud pero distinto signo que la del protón:
Se considera la unidad básica de carga (cuantización)
la carga neta de un objeto macroscópico se debe al exceso o déficit de
electrones

24. La carga Eléctrica en medios Materiales

25. La carga Eléctrica en medios Materiales

26. La carga Eléctrica en medios Materiales

27. La carga Eléctrica en medios Materiales

28. La carga Eléctrica en medios Materiales
-
-
-
-
-

29. La carga Eléctrica en medios Materiales
- + +
- +
- +
- +
- +
+

30. La carga Eléctrica en medios Materiales
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

31. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

32. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

33. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

34. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

35. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+
-
-
-
-
-

36. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+
- +- +-
-
- +- +-
+- +- +-
- +- +-
- +-

37. La carga Eléctrica en medios Materiales
Conductores: Las cargas (positivas como negativas) se pueden mover libremente
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+
Dieléctricos: Las cargas (positivas como negativas) están fuertemente ligadas al
material. Son mayormente aislantes
- +- +-
-
- +- +-
+- +- +-
- +- +-
- +-

38. Materiales Neutros y la carga eléctrica

39. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor

40. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
-
-
-
-
-

41. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+

42. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ -
- + -
- + -
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada

43. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada

44. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada
Dieléctrico

45. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada
Dieléctrico
-
-
-
-
-

46. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada
Dieléctrico
- + - +-
-
- +- +-
+- +- +-
- +- +-
- +-

47. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada
Dieléctrico
- + - +-
-
- +- +-
+- +- +-
- +- +-
- +-
Es atraído por la varita cargada

48. Materiales Neutros y la carga eléctrica
Conductor
- +-
- + -
+ - Ejemplo: Frote una regla
- + - y ponga papel Alusa
- + - aluminio (metálico)...
- + - -
+
Es atraído por la varita cargada
Dieléctrico
- + - +-
-
- +- +- Ejemplo: Frote una regla
+- +- +- y ponga papeles picados
- +- +- cerca de esta...
- +-
Es atraído por la varita cargada

49. Conservación de la Carga Eléctrica

50. Conservación de la Carga Eléctrica
Consideremos una
esfera conductora
descargada

51. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - esfera conductora
con una cantidad Q - descargada
-
-
-

52. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+

53. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora

54. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
- +- -
- +
+ -
- + -
- + -
- Sistema Cerrado + - -
+

55. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
- +- - ¿Cuál es la carga encerrada en el
- + sistema cerrado?
+ -
- + -
- + -
- +
Sistema Cerrado +-
-

56. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
- +- - ¿Cuál es la carga encerrada en el
- + sistema cerrado?
+ -
- + -
-
- +
+ -
- Q
Sistema Cerrado +-

57. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - + - - esfera conductora
+
con una cantidad Q - + - descargada
- + -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora

58. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora

59. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
- +- -
+
-
+ -
-+ -
- ++ -
+-
-
-

60. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
- +- -
+
-
+ -
-+ -
- ++ -
+-
-
- Sistema Cerrado

61. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
¿Cuál es la carga encerrada en el
- +- -
+ sistema cerrado?
-
+ -
-+ -
- ++ -
+-
-
- Sistema Cerrado

62. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
¿Cuál es la carga encerrada en el
- +- -
+ sistema cerrado?
-
+
-+
-
-
Q
- ++ -
+-
-
- Sistema Cerrado

63. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
¿Cuál es la carga encerrada en el
- - sistema cerrado?
-
- Q
-
-
Sistema Cerrado

64. Conservación de la Carga Eléctrica
Coloco una varita conductora Consideremos una
cargada eléctricamente - +- -
+
esfera conductora
con una cantidad Q
+ - - descargada
-+ -
- + -
- + - -
+
La presencia de la varita produce un desplazamiento
de cargas en la esfera conductora
¿Cuál es la carga encerrada en el
- - sistema cerrado?
-
- Q
-
- La carga eléctrica es una cantidad
que se conserva en el tiempo, no
Sistema Cerrado
desaparece, solo se redistribuye

65. Ley de Coulomb

66. Ley de Coulomb

67. Ley de Coulomb

68. Ley de Coulomb
l

69. Ley de Coulomb
-
i
l

70. Ley de Coulomb
-
+ i
l
j

71. Ley de Coulomb
Para una distancia l
-
+ i
l
j

72. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
Fl -
+ i
l
j

73. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl

74. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl

75. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
2l

76. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
-
i
+ 2l
j

77. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
-
i Para una distancia 2l
+ 2l
j

78. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
F2l -
i Para una distancia 2l
obtenemos una fuerza F2l
+ 2l
j

79. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
F2l -
i Para una distancia 2l
obtenemos una fuerza F2l
+ 2l
j
Fl
se obtiene que F2l =
4

80. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
F2l -
i Para una distancia 2l
obtenemos una fuerza F2l
+ 2l
j
F
Fl
se obtiene que F2l =
4
r

81. Ley de Coulomb
Para una distancia l
obtenemos una fuerza Fl
F2l -
i Para una distancia 2l
obtenemos una fuerza F2l
+ 2l
j
F
1
Fl F / 2
se obtiene que F2l = r
4
r

82. Ley de Coulomb

83. Ley de Coulomb
r

84. Ley de Coulomb
-
i
r

85. Ley de Coulomb
-
i
r
++
j

86. Ley de Coulomb
F -
i
r
++
j

87. Ley de Coulomb
F
F -
i
r
++ Qj
j

88. Ley de Coulomb
F
F - F / Qj
i
r
++ Qj
j

89. Ley de Coulomb
F
- F / Qj
i
r
+ Qj
j

90. Ley de Coulomb
F
-- F / Qj
i
r
+ Qj
j

91. Ley de Coulomb
F
F -- F / Qj
i
r
+ Qj
j

92. Ley de Coulomb
F
F -- F / Qj
i
r
+ Qj
j
F
Qi

93. Ley de Coulomb
F
F -- F / Qj
i
r
+ Qj
j
F
F / Qi
Qi

94. Ley de Coulomb
F
Se infiere que:
F -- F / Qj
F / Qi Qj
i
r
+ Qj
j
F
F / Qi
Qi

95. Ley de Coulomb
F
Se infiere que:
F -- F / Qj
F / Qi Qj
i
r
+ Qj
j
1
F / 2 F
r
F / Qi
Qi

96. Ley de Coulomb
F
Se infiere que:
F -- F / Qj
F / Qi Qj
i
r
+ Qj
j
1
F / 2 F
r
F / Qi
Qi Qj
F =k 2
r Qi

97. Ley de Coulomb
F
Se infiere que:
F -- F / Qj
F / Qi Qj
i
r
+ Qj
j
1
F / 2 F
r
F / Qi
Qi Qj
F =k 2 r ˆ
r Qi

98. Ley de Coulomb
F
Se infiere que:
F -- F / Qj
F / Qi Qj
i
r
+ Qj
j
1
F / 2 F
r
F / Qi
Qi Qj
F =k 2 r ˆ
r  Qi
N m2
En sistema Internacional (SI) k = 8, 988 ⇥ 109
C2