1. M.Sc. Eduardo Montero C.

2. ¿Qué es la electricidad?
Es la parte de la física que describe los fenómenos asociados
con la interacción entre objetos eléctricamente cargados.
¿Qué es la electrostática?
Es la parte de la física que describe los fenómenos asociados
con la interacción entre objetos eléctricamente cargados que
se encuentran en reposo.
Igual que la masa, la carga eléctrica es una propiedad
fundamental de la materia.
La carga eléctrica está asociada con partículas que
constituyen el átomo: el electrón y el protón.
M.Sc. Eduardo Montero C.

3. M.Sc. Eduardo Montero C.

4. Ley de las cargas
Cargas iguales se repelen entre sí, y cargas desiguales
se atraen entre sí.
M.Sc. Eduardo Montero C.

5. Los quarks y la escala de las cosas
M.Sc. Eduardo Montero C.

6. M.Sc. Eduardo Montero C.

7. La unidad SI de carga es el coulomb (C), llamada así en
honor del físico francés Charles Coulomb (1736-1806).
e = 1.6 × 10−19 C
Carga neta significa que el objeto tiene un exceso de
cargas positivas o negativas.
La carga neta en un sistema aislado permanece
constante.
La carga neta está “cuantizada”.
M.Sc. Eduardo Montero C.

8. Conductores, semiconductores y aislantes
M.Sc. Eduardo Montero C.

9. El electroscopio
Es un dispositivo usado para demostrar la característica
de la carga eléctrica.
M.Sc. Eduardo Montero C.

10. Es posible dar a un objeto una carga neta por carga
electrostática.
El término se refiere a cualquier proceso por medio del
cual un aislante o un conductor aislado recibe una carga
neta.
Carga por fricción
M.Sc. Eduardo Montero C.

11. Carga por conducción (contacto)
M.Sc. Eduardo Montero C.

12. Carga por inducción
ejemplo
M.Sc. Eduardo Montero C.

13. Separación de carga por polarización
Un objeto puede tener una carga móvil dentro de él y no obstante
mantener una carga neta de cero. En este caso, la inducción genera una
polarización, o separación de carga.
M.Sc. Eduardo Montero C.

14. Fuerza eléctrica
Charles Coulomb utilizó un péndulo de torsión para
establecer la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos
cargas “puntuales” (Ley de Coulomb).
kq1q2
Fe = 2
r
M.Sc. Eduardo Montero C.

15. k en el SI es igual a: 8.988 × 109 N·m2/C2
k está conformada por otras dos constantes
π = 3.14159265….
ε0 = 8.854 × 10−12 C2/(N·m2)
llamada la permitividad del espacio libre (vacío)
M.Sc. Eduardo Montero C.

16. Al peinar el cabello seco con un peine de caucho, el peine puede adquirir una
carga neta negativa. El peine cargado puede entonces usarse para atraer y
recoger pequeñas piezas de papel no cargado. Esto parecería violar la ley de
la fuerza de Coulomb. Como el papel no tiene carga neta, usted podría esperar
que no hubiese fuerza eléctrica sobre él. ¿Qué mecanismo de carga explica
este fenómeno, y cómo lo explica?
¿El fenómeno antes descrito
le da a usted el signo de la
carga sobre el peine?
Explique por qué sí o por qué
no.
M.Sc. Eduardo Montero C.

17. Dos cargas puntuales de −1.0 nC y +2.0 nC están separadas 0.30 m. ¿Cuál es la
fuerza eléctrica sobre cada partícula?
F12 = F21 = 0.20 × 10−6 N = 0.20 µN
M.Sc. Eduardo Montero C.

18. Dos cargas puntuales, Q1 y Q2, interactúan simultáneamente sobre Q3.
Determine la fuerza resultante que actúa sobre Q3.
40 cm F3
Q1 F1 Q3 2
F3
- 3 1 +
(60 ×10 −6 )(50 ×10 −6 )
F31 = 9 × 109
2
= 169 N
(0.40)
30 cm
(40 ×10 −6 )(50 ×10 −6 )
F32 = 9 ×109 2
= 72 N
(0.50)
+
Q2
F3 = 120 N
F2
3
F3 F3 θ = 159º
Q3 = + 50 µC 2
37º θ
Q1 = − 60 µC
F3
Q2 = + 40 µC 1
M.Sc. Eduardo Montero C.

19. Una configuración de tres cargas se muestra en la figura. ¿Cuál
es la fuerza electrostática sobre q3?
M.Sc. Eduardo Montero C.

20. (2.5 ×10 −9 )(3.0 ×10 −9 )
F31 = 9 ×109
(0.50) 2
F31 = F32 = 0.27 µN
F3y = 0 F3x = 2F31cos37º = 0.43 µN
F3 = 0.43 µN i
Calcule la fuerza F1 sobre q1.
M.Sc. Eduardo Montero C.

21. Resolver los siguientes problemas del capítulo 23 (a partir de la página
734) del texto guía:
7
19
25
26
28
33
34
35
40
49
50
53
M.Sc. Eduardo Montero C.

22. Campo Eléctrico
La fuerza eléctrica es una fuerza con “acción a distancia”. Un
arreglo o configuración particular de cargas puede tener efecto
sobre una carga adicional colocada en cualquier parte cercana.
Un CAMPO es algo que puede ser definido en cualquier lugar en
el espacio.
Un campo representa alguna cantidad física (ej., temperatura,
rapidez del viento, fuerza) que es una función de la posición.
Puede ser un campo escalar (ej., campo de temperaturas)
Puede ser un campo vectorial (ej., campo de fuerza o campo
eléctrico)
El campo eléctrico es un campo vectorial que describe cómo las
cargas modifican el espacio alrededor de ellas.
M.Sc. Eduardo Montero C.

23. Unidad SI del campo eléctrico: N/C
La dirección del campo eléctrico
es en la dirección de la fuerza
experimentada por una carga de
M.Sc. Eduardo Montero C. prueba positiva

24. Campo eléctrico creado por una carga puntual
kQqo
E= r2
qo
kQ
E= 2
r
1 Q
E=
4πε o r 2
M.Sc. Eduardo Montero C.

25. M.Sc. Eduardo Montero C.

26. Para una configuración de cargas, el campo eléctrico total
o neto en cualquier punto es la suma vectorial de los
campos eléctricos debido a las cargas individuales.
M.Sc. Eduardo Montero C.

27. Dos cargas puntuales son colocadas sobre el eje x como se muestra en
la figura. Encuentre las localidades sobre el eje donde el campo
eléctrico es nulo.
q1 q2 1 (q2 / q1 )
E1 = E2 ⇒ k 2 = k ⇒ 2 =
x (d − x) 2
x (d − x) 2
x = 0.20 m
M.Sc. Eduardo Montero C.

28. Calcule la magnitud y dirección del campo eléctrico en el origen debido
a este arreglo de cargas.
E1 = 7.35 × 102 N/C Ex = E1 + E2 = 1.46 × 103 N/C Ey = E3 = 8.44 × 102 N/C
E2 = 7.20 × 102 N/C
E3= 8.44 × 102 N/C E = 1.69 × 103 N/C a θ = 30º
M.Sc. Eduardo Montero C.

29. Líneas eléctricas de fuerza (líneas de campo eléctrico)
Son una visualización gráfica del campo eléctrico y son creadas
conectando vectores de campo eléctrico. Están sujetas a las siguientes
reglas:
1. Entre más cerca están las líneas de campo, más intenso es el campo
eléctrico.
2. En cualquier punto, la dirección del campo eléctrico es tangente a las
líneas de campo.
3. Las líneas de campo eléctrico empiezan en cargas positivas y
terminan en cargas negativas.
4. El número de líneas que salen o entran a una carga es proporcional
a la magnitud de esa carga.
5. Las líneas de campo eléctrico nunca pueden cruzarse.
M.Sc. Eduardo Montero C.

30. M.Sc. Eduardo Montero C.

31. ¿Cuántas líneas salen de la carga mostrada?
M.Sc. Eduardo Montero C.

32. ¿Cuántas líneas llegan a la carga mostrada?
M.Sc. Eduardo Montero C.

33. M.Sc. Eduardo Montero C.

34. M.Sc. Eduardo Montero C.

35. M.Sc. Eduardo Montero C.

36. →
∆q ∧
∆ E = ke 2 r
r
→
∆qi ∧
E ≈ ke ∑ 2 r
i r
→
∆qi ∧
E = ke lím ∑ 2 r
∆qi →0 i r
→
dq ∧
E = ke ∫ 2 r
r
M.Sc. Eduardo Montero C.

37. Densidad de carga
Q
ρ= ρ=
dQ
V dV
Q dQ
σ= σ=
A dA
Q dQ
λ= λ=
l dl
M.Sc. Eduardo Montero C.

38. dx x
∫ ( x 2 + a 2 )3 / 2 = a 2 x 2 + a 2
xdx 1
∫ (x + a )
2 2 3/ 2
=−
x +a
2 2
M.Sc. Eduardo Montero C.

39. El campo eléctrico debido a una barra cargada
keQ
E=
a (l + a )
M.Sc. Eduardo Montero C.

40. El campo eléctrico de un anillo de carga uniforme
ke x
E= 2 Q
(x + a )
2 3/ 2
M.Sc. Eduardo Montero C.

41. El campo eléctrico de un disco cargado uniformemente
 x 
E = 2πkeσ 1 − 2
 

 x +R 2

M.Sc. Eduardo Montero C.