Este documento presenta una introducción a la electrostática. Explica que la electrostática estudia los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo. Describe la estructura del átomo, la ley de atracción y repulsión eléctrica, la ley de Coulomb, y realiza experimentos para demostrar la atracción y repulsión entre cuerpos cargados.

1. ELECTROSTÁTICA
EDUARDO OROZCO OTERO
TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA
GRADO DECIMO

2. ELECTROSTÁTICA
AGENDA
I. Introducción
II. Objetivos
III. El átomo
IV. Video del átomo
V. Ley de Atracción y Repulsión
VI. La Ley de Coulomb
VII. Fuerza eléctrica
VIII. Video de la fuerza eléctrica
IX. El campo Eléctrico y su Representación
X. Video líneas de fuerza
XI. Experimentación utilizando materiales básicos
XII. Video de electricidad estática por fisión
XIII. Conclusiones
XIV. Cuestionario
XV. Bibliografía

3. ELECTROSTÁTICA
INTRODUCCIÓN
La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido
desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos
que hoy forma parte de la enseñanza moderna; como el de
comprobar cómo ciertos materiales se cargan de electricidad
por simple frotadura y atraen otros cuerpos. Por ejemplo, la
atracción de pequeños trozos de papel o pelo por un globo
que previamente se ha frotado con un paño seco.
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4. ELECTROSTÁTICA
OBJETIVOS
Objetivo general.
Obtener conocimientos de electrostática, reforzar el
enfoque del análisis de este fenómeno físico y la
solución de problemas conforme a la pauta estándar en
el pensamiento científico.
Objetivos Específicos
1.Estudiar los fenómenos producidos por cargas eléctricas
en reposo partiendo de la ley de Coulomb y del
concepto de campo eléctrico.
2.Comprender el fenómeno de polarización de materiales
sometidos a la acción de campos eléctricos externos.
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5. ELECTROSTÁTICA
EL ÁTOMO
Está constituido por un núcleo
(protones, dotados de carga
eléctrica positiva, y los neutrones,
sin carga eléctrica) y una
envoltura externa formada por
electrones, de carga eléctrica
negativa. La carga de un electrón
es igual en magnitud, aunque de
signo contrario, a la de un protón.
Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los
electrones respecto del núcleo hacen que éstos se muevan en
torno a él en una situación que podría ser comparada, en una
primera aproximación, a la de los planetas girando en torno al
Sol por efecto, en este caso de la atracción gravitatoria.
Electrón Protón
Núcleo
Envoltura
Neutrón
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7. ELECTROSTÁTICA
Ley de Atracción y Repulsión Eléctrica
Atracción Eléctrica: En electricidad la atracción existe cuando
las cargas eléctricas tienen signos o polaridad contraria por
ejemplo una carga negativa y otra positiva.
Repulsión Eléctrica: La repulsión existe cuando las cargas
tienen el mismo signo o polaridad, por ejemplo dos cargas
negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se
repelen y la atracción será con la misma fuerza y magnitud de la
intensidad de su campo eléctrico.
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8. ELECTROSTÁTICA
Ley de Coulomb o principio fundamental de la
electrostática: La fuerza de atracción y repulsión entre dos
cargas es directamente proporcional al producto del valor de
sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las
distancias entre ellas.
La fuerza de atracción o repulsión entre las caras actúa en la
dirección de la recta que las une. Solo es válida para cargas
puntuales.
𝐹 = 𝐾 ∗
𝑄1∗𝑄2
𝑑2 N
Donde k es una constante que depende
del medio, k= 9 ∗ 109 Nm2/C2
Q1 es la carga 1 medida en coulomb
Q2 es la carga 2 medida en coulomb
d es la distancia entre las cargas, medida
en metrosINICIO
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Ejercicios Prácticos

9. ELECTROSTÁTICA
Fuerzas eléctricas: Entre dos cargas próximas inicialmente en
reposo siempre se establece un tipo de fuerzas, llamadas
electrostáticas, de tal forma que, si las partículas cargadas son
suficientemente pequeñas como para que puedan
considerarse puntuales, se cumple que:
1. La fuerza establecida entre ambas tiene una dirección que
coincide con una línea recta imaginaria que une las dos
cargas.
2. La fuerza ejercida sobre una carga apunta hacia la otra
cuando las dos tienen distinto signo (fuerza atractiva).
3. El sentido de la fuerza se dirige hacia el lado opuesto de la
carga cuando ambas tienen el mismo signo (fuerza
repulsiva).
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11. ELECTROSTÁTICA
EL CAMPO ELÉCTRICO Y SU REPRESENTACIÓN.
Campo eléctrico: Propiedad que adquiere el espacio que
rodea a una carga eléctrica. Se manifiesta por medio de las
fuerzas que aparecen en dicho espacio cuando se sitúan en él
otras cargas. Las fuerzas eléctricas aparecen como parejas de
fuerzas acción-reacción.
Intensidad del campo eléctrico: Fuerza ejercida por la carga
q’ sobre la unidad de carga eléctrica positiva en un punto.
𝐸 =
𝐹
𝑞′
𝑁/𝐶
E: intensidad de campo eléctrico
F: fuerza
q’: carga
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12. ELECTROSTÁTICA
Líneas de fuerza o líneas de campo: Son líneas imaginarias
que, en cada punto, son tangentes al vector intensidad de
campo en ese punto. Son radiales, pero su sentido depende
del signo de la carga que crea el campo. Las líneas de fuerza
salen de las cargas positivas (fuentes de campo eléctrico) y se
dirigen a las negativas (sumideros del campo).
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14. ELECTROSTÁTICA
EXPERIMENTACIÓN UTILIZANDO MATERIALES BÁSICOS.
Materiales:
1. 2 bolas pequeñas de icopor.
2. 1 trozo de hilo fino.
3. Papel aluminio
4. Soporte para formar un péndulo.
5. Bolsa plástica.
6. Un trozo de tela de poliéster.
7. Una Pieza (lamina) de acrílico en forma rectangular.
PROCEDIMIENTO:
1. Construya un soporte con los tubos de pvc, la tabla de
madera y el pegamento.
2. Realice un montaje de péndulo usando el hilo fino y las
bolas de icopor forradas con aluminio.
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15. ELECTROSTÁTICA
PROCEDIMIENTO:
3. Frotar la pieza de acrílico fuertemente con la bolsa
plástica y acerque la pieza de acrílico a la bola de icopor.
4. Continúe frotando la pieza de acrílico con la bolsa plástica
y ahora acerque la bolsa a la bola de aluminio.
5. Frote la pieza de acrílico con la tela de poliéster y acerque
la pieza de acrílico al péndulo de bolita de aluminio
6. Ahora realice otro péndulo separado uno de otro y frotar
la pieza de acrílico fuertemente con las bolsa plástica y
acerque la pieza de acrílico a las bolas de icopor. Con el
mismo montaje frote la pieza de acrílico con la tela de
poliéster y acérquelo a los péndulos armados.
A continuación se mostrara el fenómeno de atracción y
repulsión de cuerpos cargados eléctricamente
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16. ELECTROSTÁTICA
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17. ELECTROSTÁTICA
CONCLUSIONES
Con esta serie de experimentos, se pudo apreciar claramente
el comportamiento de los cuerpos a partir de las interacciones
con cargas eléctricas, ya sean inducción, conducción o
frotamiento. Se pudo ver que dichas interacciones varían
según los cuerpos, lo que nos dice que existen cuerpos con
mayor facilidad de carga (conductores) y otros con
impedimentos para cargarse (Dieléctricos), aclarando mucho la
naturaleza de la fuerza eléctrica.
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18. ELECTROSTÁTICA
Cuestionario de Repaso
A continuación se presentan una serie de preguntas para ser
contestadas entre el grupo y corregir conceptos.
1. La carga del electrón es de signo:
A. Negativa B. Positiva C. Neutra
2. La carga del protón es de signo:
A. Negativa B. Positiva C. Neutra
3. En electricidad la atracción existe cuando las cargas eléctricas
tienen signos
A. Neutros B. Iguales C. Contrarios
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19. ELECTROSTÁTICA
Cuestionario de Repaso
4. La ley de Coulomb esta dada por:
A. 𝐹 = 𝐾 ∗
𝑄1∗𝐿2
𝑑3 N B. 𝐹 = 𝐾 ∗
𝑀∗𝑄2
𝑑2 C C. 𝐹 = 𝐾 ∗
𝑄1∗𝑄2
𝑑2 N
5. La carga del Neutrón es de signo:
A. Negativa B. Positiva C. Neutra
6. La repulsión existe cuando las cargas tienen
A. Igual polaridad B. Distinta Polaridad C. No tiene polaridad
7. A la propiedad que adquiere el espacio que rodea a una carga
eléctrica se le llama:
A. Campo magnético B. Campo Eléctrico C. Campo Lineal
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20. ELECTROSTÁTICA
Cuestionario de Repaso
8. Entre dos cargas próximas inicialmente en reposo siempre se
establece un tipo de fuerzas llamadas:
A. Magnetismo B. Electrostática C. Puntual
9. En el núcleo de un átomo se encuentran dos elementos llamados:
A. Protón y electrón B. Electrón y Neutrón C. Protón y Neutrón
10. La capa que donde se encuentran los electrones se llama:
A. Envoltura B. Núcleo C. Atmosfera
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21. ELECTROSTÁTICA
BIBLIOGRAFÍA Y ENLACES VIRTUALES
1. SearsF, et. al. FISICA UNIVERSITARIA. VOLUMEN II. Pearson
Educación, México, 1999.
2. Serway R. FISICA. VOLUMEN II. Mc Graw‐Hill.1997
3. Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo
“UNASAM”/FACULTAD DE CIENCIAS/Ingeniería de
Sistemas e. Informática/Semestre Académico: 2011 –
1/Curso: FISICA III/Tema: Kit Para Experimentos
Electrostáticos/Docente: Eduardo Cabrera T.
4. http://es.scribd.com/search?query=FISICA+III/ visto el
viernes 05 de octubre de 2013
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22. ELECTROSTÁTICA
CORRECTO
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cuestionario

23. ELECTROSTÁTICA
CORRECTO
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24. ELECTROSTÁTICA
CORRECTO
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25. ELECTROSTÁTICA
INCORRECTO
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Repaso de la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10

26. ELECTROSTÁTICA
INCORRECTO
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Repaso de la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10

27. ELECTROSTÁTICA
INCORRECTO
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Repaso de la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10

28. ELECTROSTÁTICA
EL ÁTOMO
Está constituido por un núcleo
(protones, dotados de carga
eléctrica positiva, y los neutrones,
sin carga eléctrica) y una
envoltura externa formada por
electrones, de carga eléctrica
negativa. La carga de un electrón
es igual en magnitud, aunque de
signo contrario, a la de un protón.
Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los
electrones respecto del núcleo hacen que éstos se muevan en
torno a él en una situación que podría ser comparada, en una
primera aproximación, a la de los planetas girando en torno al
Sol por efecto, en este caso de la atracción gravitatoria.
Electrón Protón
Núcleo
Envoltura
Neutrón
Volver a la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

29. ELECTROSTÁTICA
Ley de Atracción y Repulsión Eléctrica
Atracción Eléctrica: En electricidad la atracción existe cuando
las cargas eléctricas tienen signos o polaridad contraria por
ejemplo una carga negativa y otra positiva.
Repulsión Eléctrica: La repulsión existe cuando las cargas
tienen el mismo signo o polaridad, por ejemplo dos cargas
negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se
repelen y la atracción será con la misma fuerza y magnitud de la
intensidad de su campo eléctrico.
Volver a la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

30. ELECTROSTÁTICA
Ley de Coulomb o principio fundamental de la
electrostática: La fuerza de atracción y repulsión entre dos
cargas es directamente proporcional al producto del valor de
sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las
distancias entre ellas.
La fuerza de atracción o repulsión entre las caras actúa en la
dirección de la recta que las une. Solo es válida para cargas
puntuales.
𝐹 = 𝐾 ∗
𝑄1∗𝑄2
𝑑2 N
Donde k es una constante que depende
del medio, k= 9 ∗ 109 Nm2/C2
Q1 es la carga 1
Q2 es la carga 2
d es la distancia entre las cargas
Volver a la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

31. ELECTROSTÁTICA
EL CAMPO ELÉCTRICO Y SU REPRESENTACIÓN.
Campo eléctrico: Propiedad que adquiere el espacio que
rodea a una carga eléctrica. Se manifiesta por medio de las
fuerzas que aparecen en dicho espacio cuando se sitúan en él
otras cargas. Las fuerzas eléctricas aparecen como parejas de
fuerzas acción-reacción.
Intensidad del campo eléctrico: Fuerza ejercida por la carga
q’ sobre la unidad de carga eléctrica positiva en un punto.
𝐸 =
𝐹
𝑞′
𝑁/𝐶
E: intensidad de campo eléctrico
F: fuerza
q’: carga
Volver a la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

32. ELECTROSTÁTICA
Fuerzas eléctricas: Entre dos cargas próximas inicialmente en
reposo siempre se establece un tipo de fuerzas, llamadas
electrostáticas, de tal forma que, si las partículas cargadas son
suficientemente pequeñas como para que puedan
considerarse puntuales, se cumple que:
1. La fuerza establecida entre ambas tiene una dirección que
coincide con una línea recta imaginaria que une las dos
cargas.
2. La fuerza ejercida sobre una carga apunta hacia la otra
cuando las dos tienen distinto signo (fuerza atractiva).
3. El sentido de la fuerza se dirige hacia el lado opuesto de la
carga cuando ambas tienen el mismo signo (fuerza
repulsiva).
Volver a la pregunta: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

33. ELECTROSTÁTICA
EJERCICIOS PRÁCTICOS
Tenga en cuenta que a unidad natural de la carga eléctrica
radicada en el electrón y se le denomina “carga elemental.”.
La carga de 6,25 x 10-18 electrones recibe el nombre de
Coulomb (C). Es decir: 1C = 6,25 x 10-18 e-.
Ejemplo 1
Determine la fuerza que existe entre dos cargas: Q1 = 2 · 10-4 C;
Q2 = 4 · 10-6 C; r = 0,1 m.
Aplicando la formula tenemos que:
F = 9 ·109 · 2 · 10-4 · 4 · 10-6
0,1²
F = 720 N
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34. ELECTROSTÁTICA
Ejemplo 2
Determine la fuerza que existe entre dos cargas: Q1 = 3 · 10-3 C;
Q2 = 2 · 10-5 C; r = 10 m.
Aplicando la formula tenemos que:
F = 9 ·109 · 3 · 10-3 · 2 · 10-5
10²
F = 5,4 N
Ejemplo 3
¿A cuánta distancia deberán encontrase en el vacío dos
cargas de 5 x 10-6 C y 8 x 10-4 C para que actúen entre ellas
con una fuerza de 4 N?
Despejando de la formula la distancia tenemos que:
F = √ (9 ·109 · 5 · 10-6 · 8 · 10-4 /4 ) d = 3 m
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35. ELECTROSTÁTICA
Problemas:
1. Una peineta electrizada por fricción adquirió una carga
negativa de 6,4 x 10-10 C.
2. ¿Cuántos electrones en exceso tiene esta peineta?
3. Un cuerpo posee 5 x 1014 protones en exceso. Entonces: a)
¿de qué signo es la carga eléctrica que posee?, b) ¿cuánta
carga posee, expresada en?
4. ¿Qué ocurre con la fuerza eléctrica que existe entre dos
objetos si:
a) la carga de uno de ellos se duplica
b) la carga de uno de ellos se reduce a 1/3
c) la carga de uno de ellos se triplica y la del otro
disminuye a 1/3
5. Con cuanta fuerza se atraen un electrón y un protón
cuando se encuentran a una distancia de 10-9 m?
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