2. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• DEFINICIÓN
– “Es una propiedad de la materia que se traduce o que
provoca que los cuerpos se atraigan o se repelen (se
rechacen) entre sí en función a la aparición de campos
electromagnéticos generados por las mismas cargas”
– “Es una magnitud fundamental de la física, responsable
de la interacción electromagnética”
3. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• Toda materia está formada por partículas como éstas
llamadas átomos.
• Un átomo a su vez está compuesto por pequeños
elementos:
– Protón. Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra
localizado en el núcleo.
– Neutrón. No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto
con los protones.
– Electrón. Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la
corteza.
4. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• UNIDADES
– En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de
carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se
define como la cantidad de carga que pasa por la
sección transversal de un conductor eléctrico en un
segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio,
y se corresponde con la carga de
6,241 509 × 1018 electrones aproximadamente.2
5. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• LEY DE COULOMB
– La fuerza ejercida por una carga puntual sobre otra está
dirigida a lo largo de la línea que las une. Es repulsiva si
las cargas tienen el mismo signo y atractiva si tienen
signos opuestos. La fuerza varía inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que separa las
cargas y es proporcional al valor de cada una de ellas
6. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• LEY DE COULOMB
• Ejercicios
– Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas
eléctricas q1 = + 1 x 10-6 C. y q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se
encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de
5 cm.
– Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas
eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se
encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de
10 cm.
8. 3.1 CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTROSTÁTICA
• Problema 1. Calcular la fuerza que produce una carga de 10 μ C sobre
otra de 20 μ C, cuando esta última se encuentra ubicada, respecto de la
primera, a:
– a) 1 cm.
– b) 2 cm.
– c) 0,1 cm.
• Problema 2. Una bola de médula de sauco, A, tiene una carga de 40 μ C
y está suspendida a 6 cm de otra bola, B, que ejerce una fuerza de 500
N sobre la carga A, ¿cuál es la carga de la bola B ?.
• Problema 3. Una bola de médula de sauco, A, tiene una masa de 0,102
g y una carga de 0,1 μ C. A está ubicada a 50 cm de otra bola, B,de 0,04
μ C.
– a) ¿qué fuerza ejerce B sobre A?.
– b) ¿cuál será la aceleración de A en el instante en que se suelta? (no tener en
cuenta la aceleración de la gravedad).
9. 3.2 CONCEPTO DE VOLTAJE Y SU
GENERACIÓN
• El voltaje es la magnitud física que, en un circuito
eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un
conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica
con mayor o menor potencia.
• Voltaje y voltio son términos en homenaje a
Alessandro Volta, que en 1800 inventara la pila
voltaica y la primera batería química.
10. 3.2 CONCEPTO DE VOLTAJE Y SU
GENERACIÓN
• El voltaje es un sinónimo de tensión y de
diferencia de potencial. En otras palabras, el
voltaje es el trabajo por unidad de carga ejercido
por el campo eléctrico sobre una partícula para
que ésta se mueva de un lugar a otro. En el Sistema
Internacional de Unidades, dicha diferencia de
potencial se mide en voltios (V), y esto determina
la categorización en “bajo” o “alto voltaje”.
11. 3.2 CONCEPTO DE VOLTAJE Y SU
GENERACIÓN
• Un voltio es la unidad de potencial eléctrico, fuerza
electromotriz y voltaje.
• Algunos voltajes comunes son:
– Una neurona (75 mV)
– Una batería o pila no recargable alcalina (1,5 V)
– Una recargable de litio (3,75 V)
– Un sistema eléctrico de automóvil (12 V)
12. 3.2 CONCEPTO DE VOLTAJE Y SU
GENERACIÓN
– La electricidad en una vivienda
• 230 en Europa, Asia y África,
• 120 en Norteamérica
• 220 algunos países de Sudamérica
– El riel de un tren (600 a 700 V),
– Una red de transporte de electricidad de alto voltaje
(110 kV)
– Un relámpago (100 MV).
13. 3.2 CONCEPTO DE VOLTAJE Y SU
GENERACIÓN
• Formas de generar voltaje
14. 3.3 CONCEPTO DE CORRIENTE
• Lo que conocemos como corriente eléctrica no es
otra cosa que la circulación de cargas o electrones
a través de un circuito eléctrico cerrado, que se
mueven siempre del polo negativo al polo positivo
de la fuente de suministro de fuerza electromotriz
(FEM).
15. 3.3 CONCEPTO DE CORRIENTE
• En un circuito eléctrico cerrado la. corriente circula
siempre del polo. negativo al polo positivo de la.
fuente de fuerza electromotriz. (FEM),
16. 3.4 RESISTENCIA Y CONDUCTIVIDAD
ELÉCTRICAS
• Resistencia eléctrica es toda oposición que
encuentra la corriente a su paso por un circuito
eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre
flujo de circulación de las cargas eléctricas o
electrones.
• Cualquier dispositivo o consumidor conectado a
un circuito eléctrico representa en sí una carga,
resistencia u obstáculo para la circulación de la
corriente eléctrica.
17. 3.4 RESISTENCIA Y CONDUCTIVIDAD
ELÉCTRICA
A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que
ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal
conductor. eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En
ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder
circular libremente y, como consecuencia, generan calor.
18. 3.4 RESISTENCIA Y CONDUCTIVIDAD
ELÉCTRICAS
• La conductividad, por su parte, es lo opuesto a la
resistividad. La resistividad o resistencia específica
de un material se representa con la letra griega “”
(rho)* . Por tanto, su inverso se puede representar
matemáticamente por medio de la fórmula
siguiente, en la que la letra griega “” (sigma)
representa la conductividad:
19. 3.4 RESISTENCIA Y CONDUCTIVIDAD
ELÉCTRICAS
• Mientras mayor sea la conductividad de un
material o elemento cualquiera, más fácilmente
fluirá la corriente eléctrica por el circuito. La
unidad de medida de la conductividad es el
siemens/m (S/m).
20. 3.5 LEY DE OHM
• La Ley de Ohm, postulada por el físico y
matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de
las leyes fundamentales de la electrodinámica,
estrechamente vinculada a los valores de las
unidades básicas presentes en cualquier circuito
eléctrico como son:
– Tensión o voltaje "E", en volt (V).
– Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).
– Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor
conectado al circuito.
21. 3.5 LEY DE OHM
• “El flujo de corriente en ampere que circula por
un circuito eléctrico cerrado, es directamente
proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e
inversamente proporcional a la resistencia en
ohm de la carga que tiene conectada”
22. 3.5 LEY DE OHM
• Donde:
– I – Intensidad de la corriente que recorre el circuito en
ampere (A)
– E – Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en
volt (V)
– R – Valor de la resistencia del consumidor o carga
conectado al circuito en ohm ().
24. 3.5 LEY DE OHM
• Problema. Calcula el valor de la resistencia "R" en ohm de
una carga conectada a un circuito eléctrico cerrado que
tiene aplicada una tensión o voltaje "V" de 1,5 volt y por el
cual circula el flujo de una corriente eléctrica de 500
miliampere (mA) de intensidad
• Qué ocurre con la intensidad de la corriente eléctrica en el
caso que la resistencia sea de 6 ohm.
• Ahora, para hallar el valor de la tensión o voltaje "V"
aplicado a un circuito, siempre que se conozca el valor de la
intensidad de la corriente " I " en ampere que lo recorre y
el valor en ohm de la resistencia "R" del consumidor o
carga que tiene conectada
25. 3.5 LEY DE OHM
• Una resistencia de 25 se conecta a una tensión de 250
voltios. Cuál será la intensidad que circula por el circuito?.
• Un radio transistor tiene una resistencia de 1000 para una
intensidad de 0.005A ¿A que tensión está conectado?.
• Se tiene un fogón eléctrico para 120 voltios con una
intensidad de 10 amperios ¿Que resistencia tendrá?
• Se tiene una batería de 30 ohmios de resistencia para una
intensidad de 0.5 amperios ¿Que tensión entrega la
batería?
