El documento aborda el tema de las cargas eléctricas y su relación con el campo eléctrico, explorando su historia desde los descubrimientos de Tales de Mileto y la definición de los conceptos de carga estática y electrostática. Se detallan las propiedades de la fuerza eléctrica, así como la ley de Coulomb que describe la interacción entre cargas puntuales. Además, se explican conceptos como campo eléctrico, intensidad del campo y los efectos de las cargas en las fuerzas de atracción y repulsión.

1. Integrantes :
Francisco José Alemán Urbina
Miguel Alejandro Pineda Sanabria
Ronald David Obando Delgado
Grupo : 4T1-El
Prof. Ing. Víctor M. A. Hernández
Universidad Nacional de Ingeniería
Técnicas de Alta Tensión

2. 1. Campo Eléctrico
2. Intensidad del Campo Eléctrico
3. Campo producido por una carga puntual
4. Ley de Gauss
5. Superficie Equipotencial
6. Gradiente del Potencial
7. Ecuación de Poisson.
Temas a Exponer :

3. Carga Eléctrica
Antes de Hablar sobre el Campo Eléctrico , hay que hablar sobre lo
que son las cargas eléctricas .
Historia
En una época tan remota como 600 A.C., los griegos de la
antigüedad descubrieron que cuando frotaban ámbar con una piel o
bien lana, el ámbar atraía otros objetos tales como trozos de paja y
plumas pequeñas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo
griego Tales de Mileto (ca. 639-547 a.C.)
En la actualidad decimos que con ese frotamiento el ámbar adquiere
una carga eléctrica neta o que se carga. La palabra “eléctrico” se
deriva del vocablo griego elektron, que significa ámbar.

4. Otros Ejemplos :
La figura 21.1a muestra dos varillas de plástico y un trozo de piel. Observamos
que después de cargar las dos varillas frotándolas contra un trozo de piel, las
varillas se repelen.
Cuando frotamos varillas de vidrio con seda, las varillas de vidrio también se
cargan y se repelen entre sí (figura 21.1b).
Sin embargo, una varilla de plástico cargada atrae otra varilla de vidrio
también cargada; además, la varilla de plástico y la piel se atraen, al igual que
el vidrio y la seda (figura 21.1c).

5. Ejemplos Ilustrados

6. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de
los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma
de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
Se denota como q .
Estas llevan ahora el nombre con las que Benjamín Franklin las
denominó: cargas positivas y negativas.
En ocasiones, la atracción y la repulsión de dos objetos cargados
se resume como “cargas iguales se repelen, y cargas opuestas
se atraen”. En el SI , su unidad de medida es el Culombio (C)
Naturaleza de la Carga

7. La palabra "estático" significa falto de movimiento. Por lo tanto, la
electricidad estática es una carga eléctrica sin movimiento.
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de
cargas eléctricas en un objeto.
La electricidad estática es un fenómeno de las superficies que se genera
cuando dos o más cuerpos entran en contacto y se separan de nuevo. Esta
acción da lugar a una separación o transferencia de electrones negativos
de un átomo a otro.
Electrostática

8. El campo eléctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto
de cargas es aquella región del espacio en donde se dejan
sentir sus efectos (de las cargas).
Así, si en un punto cualquiera del espacio en donde se ubica un
campo eléctrico se coloca una carga cualquiera, se observara la
aparición de fuerzas eléctricas, es decir, de atracción o repulsión
sobre ellas.
Carga Aislada Conjunto de Cargas
El Campo Eléctrico

9. Campo Eléctrico
El campo eléctrico existe cuando existe una carga y
representa el vínculo entre ésta y otra carga al
momento de determinar la interacción entre ambas
y las fuerzas ejercidas.
Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se
representa por medio de líneas de campo.
Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial y
saliente a dicha carga.
Si es negativa es radial y entrante.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton
por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m)

10. Intensidad del Campo Eléctrico
El Campo eléctrico posee en cada uno de sus
puntos una propiedad vectorial , conocida como
intensidad de campo , que le permite producir
una fuerza sobre cualquier carga o bien entre
dos o más cargas en la cual aparece una fuerza
denominada fuerza eléctrica cuyo módulo
depende de el valor de las cargas y de la
distancia que las separa, mientras que su signo
depende del signo de cada carga.
Se describe como un campo vectorial en el cual
una carga eléctrica puntual de valor q sufre los
efectos de una fuerza eléctrica y viene dada
por la siguiente ecuación:

11. Campo Producido por una Carga Puntual
El campo que crea una carga puntual Q se deduce a partir de la ley de
Coulomb.
En 1785, Charles Agustín de Coulomb estableció la ley fundamental de la
fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estacionarias.
Los experimentos muestran que la fuerza eléctrica tiene las siguientes
propiedades:
1) La fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas q1 y
q2 de las dos partículas.
2) La fuerza es inversamente proporcional al inverso del cuadrado de la
distancia de separación r entre las dos partículas, medida a lo largo de la
línea recia que las une (1/r2 ) .
3) La fuerza es atractiva si las cargas son de signos opuestos, y repulsiva
si las cargas son del mismo signo.

12. Ley de Coulomb
A partir de estas observaciones podemos expresar la
fuerza eléctrica entre las dos cargas con la siguiente
ecuación :
Entonces la ley de Coulomb se define así :
Sean 2 cuerpos con cargas q1 y q2, separadas a una
distancia r , entonces aparece una Fuerza eléctrica
la cual actúa sobre ambas cargas , entonces la
magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas
puntuales es directamente proporcional al producto
de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia que las separa.

13. Constante de Coulomb
, donde k es una constante conocida como constante de
Coulomb, el cual en el SI de unidades tiene un valor de
Para simplificar los cálculos, se usará el valor aproximado
En unidades del SI, la constante k de la ecuación se escribe por lo general
como , donde (“épsilon cero”) es otra constante ,
que se conoce como la permitividad del espacio libre y tiene valor de
Esto viene a simplifica la fórmula , por lo cual escribiremos la ley de Coulomb
como

14. Problemas Resueltos

15. Resolución del Problema

16. El campo eléctrico de una carga puntual
Si la fuente de distribución es una carga puntual q, será fácil encontrar el campo
eléctrico que produce.
A la ubicación de la carga la llamamos el punto de origen;
y al punto P donde se determina el campo, el punto del
campo.
También es útil introducir un vector unitario que apunte
a lo largo de la línea que va del punto de origen al punto del campo tal a como lo
muestra la figura de a lado.
Este vector unitario es igual al vector de desplazamiento del punto de origen al
punto del campo, dividido entre la distancia que separa a los dos puntos; es
decir,
Si colocamos una pequeña carga de prueba q0 en el punto del campo P, a una
distancia r del punto de origen, la magnitud F0 de la fuerza está dada por la ley de
Coulomb, ecuación :

17. De la ecuación anterior se obtiene que la magnitud E del campo
eléctrico en P es
(magnitud del campo eléctrico en una carga puntual)
Con el vector unitario escribimos una ecuación vectorial que da
tanto la magnitud como la dirección del campo eléctrico
El campo eléctrico de una carga puntual

18. El campo eléctrico de una carga puntual
Por definición, el campo eléctrico de una carga puntual siempre tiene una
dirección que se aleja de una carga positiva (es decir, en la misma dirección
que , pero se acerca hacia una carga negativa (es decir, en la dirección
opuesta a ).

19. Problemas Resueltos
Se dan la magnitud de la carga y la distancia que
hay del objeto al punto del campo, por lo que
usamos la ecuación para calcular la magnitud del
campo E.