Presentación donde se habla sobre la energía eléctrica, como inducir la carga eléctrica, además de hablar sobre los materiales aislantes y conductores

1. EXPLICACIÓN DE LOS
FENÓMENOS
ELÉCTRICOS
EFECTOS DE ATRACCIÓN Y REPULSIÓN
ELECTROESTÁTICA

2. CONOCER Y DEFINIR LOS CONCEPTOS DE
ELECTROSTÁTICA, CARGA ELÉCTRICA Y TEORÍA
ATÓMICA DE LA MATERIA, LEY DE COULOMB,
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE LAS FUERZAS
ELECTROSTÁTICAS, CAMPO ELÉCTRICO, LÍNEAS
DE FUERZA, CAMPO ELÉCTRICO GENERADO POR
UNA CARGA PUNTUAL, PRINCIPIO DE
SUPERPOSICIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO;
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE ELECTROSTÁTICA.
Objetivos

3. ELECTROSTÁTICA
• Es la rama de la Física que estudia los fenómenos en
donde los cuerpos adquieren una nueva propiedad
física llamada carga eléctrica y que se manifiesta en
estado de reposo.

4. Concepto de ElectrostáticaConcepto de Electrostática
 La electrostática es la parte de la física
que
estudia la electricidad en la materia.
 Se preocupa de la medida de la carga
eléctrica o cantidad de electricidad
presente
en los cuerpos.
 De los fenómenos asociados a las cargas
eléctricas en reposo.

5. Introducción
La palabra electricidad proviene de la palabra griega
“electrón”, que significa “ámbar”.
Esta es una resina petrificada de un árbol. Los
antiguos sabían que si frotaban una barra de ámbar
con un pedazo de paño, el ámbar atraía pequeños
pedazos de hojas o cenizas; este efecto de ámbar lo
conocemos hoy en día como electricidad “estática”.

6. El Ελεκτρον (Elektron)
• Piedra color ámbar que, al frotarla con seda o lana,
adquiere una propiedad nueva: la de atraer hilachas,
pelusas y cuerpecitos pequeños.
Después de ser frotado
Elektron
Seda
Atracción de pequeños cuerpos

7. CARGA ELÉCTRICA
• Carga eléctrica es la propiedad que adquieren
los cuerpos cuando en ellos existe un exceso
o defecto de electrones y que se manifiesta
mediante efectos de atracción o repulsión
sobre los demás cuerpos.
• Se dice que un cuerpo posee una carga
positiva cuando tiene un defecto de electrones
y una carga negativa cuando tiene un exceso
de electrones.

8. Carga y masa de los constituyentes de los
átomos
Partícula carga (C) masa (kg)
Electrón (e) –1.60 x 10-19
9,11 x 10-31
Protón (p) +1.60 x 10-19
1,673 x 10-27
Neutrón (n) 0 1,675 x 10-27

9. ALESSANDRO VOLTA
• Antes de profundizar en torno al fenómeno de
atracción y repulsión, haremos un poco de historia.
• El concepto utilizado para referirse a las cargas
eléctricas es relativamente nuevo.
• Fue Alessandro Volta en 1793 quien lo introdujo
por primera vez. Sin embargo, ya en Grecia se
conocían las manifestaciones eléctricas del ámbar
que consiste en su capacidad para atraer
pequeños trozos de paja al frotarse.

10. CHARLES DU FAY
• El francés Charles du Fay, en 1733, se encontraba
experimentando con electricidad estática y descubrió
que dos bolas de corcho electrizadas
respectivamente con varillas frotadas de vidrio y
resina, se repelían.
• De lo anterior dedujo que habían dos fluidos
eléctricos distintos, a los cuales llamó electricidad
vítrea y electricidad resinosa.

11. 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.
• Al frotar dos cuerpos neutros, pero
de distinto material, pasa un tipo
de carga de uno al otro, quedando
ambos electrizados con diferente
tipo de carga.
• Al frotar VIDRIO con SEDA, el
vidrio adquiere electricidad
POSITIVA y la SEDA, electricidad
NEGATIVA.
• Las fuerzas eléctricas (de
atracción o repulsión dependen de
la distancia entre las cargas. A
mayor distancia menor fuerza.
Cualitativo

12. BENJAMÍN FRANKLIN
• La hipótesis elaborada por Du Fay fue rechazada
por Franklin en 1752, argumentando que había un
único fluido, que podía encontrarse en los
cuerpos por exceso o por defecto, siendo la
atracción resultado de poner en contacto el
exceso con el defecto y la repulsión resultado de
conectar exceso con exceso o defecto con
defecto. Aun siendo falso el argumento, acertó al
nombrarlas electricidad positiva y negativa.

13. • Lo que se conocía con cierta certeza eran las
características de las cargas.
• Si tenemos dos cargas iguales, ya sea positivas o
negativas, estas se repelen.
• Si tenemos dos cargas distintas, es decir una
positiva y otra negativa, estas se atraen.
Introducción
+ +
+
- -
-

14. Modelo en imágenes.
Cuerpo
positivo
Cargas Representación
Cuerpo NEUTRO y Cuerpo ELECTRIZADO
Cuerpo
negativo
Cuerpo
neutro

15. El Coulomb

16. • Aun así, los científicos de la época (siglo XVIII)
hablaban del concepto de cargas y señalaban que
estas estaban relacionadas entre sí por una
fuerza. Pero ningún científico halló la forma de
relacionarlas matemáticamente.
• No fue hasta 1785 que un científico relacionó las
cargas con la fuerza.
• Ese científico fue Charles Coulomb.
HistoriaHistoria

17. • Físico e ingeniero militar francés, nació
en Angulema, Francia, en 1736 y murió
en París en 1806.
• Después de pasar nueve años en las
Indias Occidentales como ingeniero
militar, regresó a Francia con la salud
maltrecha. Tras el estallido de la
Revolución Francesa, se retiró a su
pequeña propiedad en la localidad de
Blois, donde se consagró a la
investigación científica. En 1802 fue
nombrado inspector de la enseñanza
pública.
Charles CoulombCharles Coulomb

18. • Influido por los trabajos del
inglés Joseph Priestley
sobre la repulsión entre
cargas eléctricas del mismo
signo, desarrolló un
aparato de medición de las
fuerzas eléctricas
involucradas en la ley de
Priestley, y publicó sus
resultados entre 1785 y
1789.
Charles CoulombCharles Coulomb
Ley de Priestley
“La fuerza que
se ejerce entre
las cargas
eléctricas varía
inversamente
proporcional a
la distancia que
la separan”.

19. COULOMB Y LA BALANZA DE TORSIÓN
Charles Coulomb (1736 – 1806), midió
con una balanza de torsión las
fuerzas eléctricas entre dos objetos
con carga

20. • Mediante una balanza de torsión, Coulomb
encontró que
• “la fuerza de atracción o repulsión entre dos
cargas eléctricas puntuales es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las
separa.”
Ley de CoulombLey de Coulomb

21. • La expresión matemática que Coulomb dedujo
fue:
• En donde:
• K es una constante que depende del medio. En el
sistema internacional el valor de K corresponde a
9 ·109
Nm2
/C2
.
• Q1 es la carga 1.
• Q2 es la carga 2.
• r es la distancia entre las cargas.
Ley de CoulombLey de Coulomb
F = K · Q1 · Q2
r²

22. MÉTODOS DE ELECTRIZACIÓN
METODO REQUISITOS CARACTERISTICAS MATERIAL
FROTAMIENTO Movimiento relativo
entre los cuerpos
Los cuerpos neutros
Hay transferencia de carga
Un cuerpo queda con carga
negativa y el otro con carga
positiva
Cada cuerpo queda con carga
neta diferente de cero
Aislantes
Conductores
siempre y
cuando se aísle
previamente
INDUCCIÓN Un cuerpo previamente
cargado
Separados pero cerca
No hay transferencia de carga
No siempre la carga neta del
conductor es cero
Metales
POLARIZACIÓN Un cuerpo previamente
cargado
Separados pero cerca
No hay transferencia de carga
Siempre la carga neta del
material aislante es cero
Aislantes
CONTACTO Un cuerpo previamente
cargado
Se requiere contacto
físico entre los dos
cuerpos
Hay transferencia de carga
El proceso de transferencia se da
hasta que se logra el equilibrio
electrostático (OJO NO ES IGUAL
CARGA)= los dos cuerpos quedan
con el mismo potencial eléctrico
Aislantes y
conductores

23. MÁQUINAS ELECTROSTÁTICAS
1.663 Maquinas Electrostáticas de Von Guericke

24. MÁQUINAS ELECTROSTÁTICAS
1.785 LA MÁQUINA DE VAN MARUM

25. MÁQUINAS ELECTROSTÁTICAS
• 1883 MÁQUINA ELECTROSTÁTICA DE
WIMSHURST
• 1929 GENERADOR VAN DER GRAFFf

28. TIPOS DE MATERIALES:
CONDUCTORES Y AISLANTES
• Los cuerpos, según su capacidad de
conducir la corriente eléctrica, son
clasificados en conductores y
aislantes.

29. MATERIALES CONDUCTORES
• LOS MATERIALES CONDUCTORES DE LA
CORRIENTE ELÉCTRICA DEJAN QUE LAS CARGAS
ELÉCTRICAS SE MUEVAN CON GRAN LIBERTAD A
TRAVÉS DE ELLOS.
• Ejemplos de materiales conductores son metales
como el cobre, aluminio, acero, plata, oro y otros.

30. MATERIALES CONDUCTORES

31. MATERIALES AISLANTES
• LOS MATERIALES AISLANTES O MALOS
CONDUCTORES SON AQUELLOS QUE SE RESISTEN
A QUE LAS CARGAS ELÉCTRICAS SE MUEVAN A
TRAVÉS DE ELLOS, por lo que estas no pueden
circular libremente.
• Los materiales aislantes se emplean en
electricidad para evitar accidentes eléctricos.

32. MATERIALES AISLANTES
• Ejemplos de ellos son: el plástico, madera, caucho,
tela y vidrio. Algunos materiales son mejores
aislantes de la corriente eléctrica que otros.

33. CONDUCTORES Y AISLADORES
Cuerpo al cual se le
colocan cargas en la
zona que se indica
+ + + + +
Posibles
comporta-
miento
+ + + + + +
+ + +
+ +
Las cargas permanecen
en el lugar en que se las
coloco
Las cargas se distribuyen
en la periferia de todo el
cuerpo.
Nombre: AISLADOAISLADO CONDUCTORCONDUCTOR

34. CONDUCTOR ELECTRIZADO
• Note que en los conductores, el exceso de carga eléctrica
se distribuye en los límites del cuerpo.
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+ + + +
+ + +
+ + +
+
+ + +
+ + +
+
+
+
+ + +
+
+

35. CONDUCTORES Y AISLADORES
(CONCEPTOS RELATIVOS)
• En general, podemos decir que, bajo determinadas condiciones,
todos los materiales son, en alguna medida, CONDUCTORES.
• Cuando veamos esto desde el punto de vista cuantitativo, podremos asignarle a cada
material un número que exprese su capacidad de conducción.
• De momento digamos que los materiales, desde este punto de vista, se distribuyen del
modo siguiente:
Aisladores o malos
conductores
ConductoresSemi conductores
Gomas Al, Cu, AuCerámica, H2O
Silicio, Selenio,
Germanio

36. CONDUCTORES Y AISLADORES
(CONCEPTOS RELATIVOS)
• Ciertos objetos que comúnmente consideramos aisladores, en
ciertas condiciones son conductores.

37. Conductores y Aisladores
(Conceptos Relativos)
+
H2O

38. Conductores y Aisladores
(Conceptos Relativos)
+
H2O
NaCl

39. CONEXIÓN A TIERRA (IMPORTANCIA)
Enchufe
domiciliario
La “Dirección General
de Servicios Eléctricos”
fiscaliza la conexión a
Tierra. (Es una Ley)
Seguridad para las personas

40. PARA TERMINAR …

41. PARA TERMINAR …

42. IDEAS PREVIAS
•Todo imán posee dos polos, norte y sur, independiente de
la forma que tenga el cuerpo.
• Estos polos ejercen fuerzas entre sí, de manera análoga a lo
que ocurre con las cargas eléctricas.
• El norte geográfico terrestre coincide con el polo sur
magnético, y el sur geográfico con el norte magnético

43. CAMPO MAGNÉTICO Y ELÉCTRICO…
ALGUNAS DIFERENCIAS
• Las cargas eléctricas pueden aislarse. Un electrón puede
estar separado del átomo y por ende del protón. Los polos
magnéticos siempre están presentes en parejas. No
pueden separarse, aún cuando el imán se corte reiteradas
veces, siempre aparece un polo norte y otro sur.( Hoy en
día se realizan investigaciones para encontrar el monopolo
magnético)