Carga y Fuerza Eléctrica La Carga Eléctrica y su conservación Ley de Coulomb Campo Eléctrico y Líneas de Fuerza Dipolo Eléctrico

1. Trabajo #1
de Física
Integrantes:
Gianfranco modano CI. 27282908
Catherina D’more CI.27770786
Antonio Nasri CI.27978623
Anthony Ordoñez CI.29829466
Ruben Mata CI. 25831557
Trabajo #1
de Física
Profesor: Javier Guerra
Materia: Física II

2. FUERZA ELÉCTRICA
Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo
depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo
depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras
que las de distinto signo se atraen.

3. La fuerza entre dos cargas se calcula como:
Siendo K FE = Fuerza eléctrica [N]
q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2 [C]
d = Distancia de separación entre las cargas [m]
Si se trata únicamente de dos cargas, la dirección de la fuerza es colineal a la recta que
une ambas cargas.
El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del
mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario.
Si se tienen varias cargas y se quiere hallar la fuerza resultante sobre una de ellas, lo que
se debe hacer es plantear cada fuerza sobre la carga (una por cada una de las otras
cargas). Luego se tienen todas las fuerzas actuantes sobre esta carga y se hace una
suma de fuerzas, con lo que se obtiene un vector resultante.

4. CARGA ELÉCTRICA
La materia ordinaria se compone de átomos y estos a su vez se componen de otras
partículas llamadas protones (p+) y electrones (e-). Los primeros se encuentran en lo que se
denomina núcleo del átomo y los segundos, en lo que se denomina corteza, girando entorno
al núcleo.
Al igual que existen dos tipos de electrización (atractiva y repulsiva), existen dos tipos de
carga (positiva y negativa). Los electrones poseen carga negativa y los protones positiva,
aunque son idénticas en valor absoluto. En 1909 midieron el valor de dicha carga,
simbolizado con la letra e, estableciendo que:
e = 1.602 · 10-19 culombios

5. Dado que la materia se compone de protones y electrones, podemos deducir que la carga
eléctrica es una magnitud cuantizada, o lo que es lo mismo, la carga eléctrica de cualquier
cuerpo es siempre un múltiplo del valor de e. La carga eléctrica de un cuerpo se dice que es:
-Negativa, cuando tiene más electrones que protones.
-Positiva, cuando tiene menos electrones que protones.
-Neutra, cuando tiene igual número de electrones que de protones.
● · En algunas situaciones los átomos pueden perder o ganar electrones y quedar
cargados eléctricamente. Estos átomos se llaman iones.
● · Cuando un átomo pierde uno o diversos electrones queda cargado
positivamente y recibe el nombre de catión.
● · Si un átomo gana uno o varios electrones queda cargado negativamente,
recibiendo el nombre de anión.

6. La carga del sistema es idéntica antes y después de que ocurra el fenómeno físico, aunque
se encuentre distribuida de otra forma. Esto constituye lo que se conoce como el principio
de conservación de la carga: La carga ni se crea ni se destruye ya que su valor permanece
constante.
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas, tal y como establece la ley de Coulomb,
depende del inverso del cuadrado de la distancia que los separa.

7. LEY DE COULOMB
La ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica
que actúa entre dos cargas en reposo. A partir de esta ley se puede predecir cuál será
la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su
carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas.
La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es
directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.

8. Donde:
· F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).
· Q y q son los valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios
(C).
· r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
· K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No
se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas.
En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el
S.I.

9. Si te fijas bien, te darás cuenta que si
incluyes el signo en los valores de las
cargas, el valor de la fuerza eléctrica en esta
expresión puede venir acompañada de un
signo. Este signo será:
-Positivo: cuando la fuerza sea de repulsión
(las cargas se repelen). ( + · + = + o - · - = +)
-Negativo: cuando la fuerza sea de atracción
(las cargas se atraen). ( + · - = - o - · + = - )
Por tanto, si te indican que dos cargas se
atraen con una fuerza de 5 N, no olvides que
en realidad la fuerza es -5 N, porque las
cargas se atraen.
Obsérvese que la ley de Coulomb tiene la
misma forma funcional que la ley de la
Gravitación Universal

10. CAMPO ELÉCTRICO Y
LÍNEAS DE FUERZA
Una carga eléctrica puntual q (carga de prueba) sufre, en presencia de otra carga q1 (carga
fuente), una fuerza electrostática. Si eliminamos la carga de prueba, podemos pensar que el
espacio que rodea a la carga fuente ha sufrido algún tipo de perturbación, ya que una carga
de prueba situada en ese espacio sufrirá una fuerza.
La perturbación que crea en torno a ella la carga fuente se representa mediante un vector
denominado campo eléctrico. La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto
vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva
colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un
vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga (b)

11. El campo eléctrico depende únicamente de la carga fuente (carga creadora del campo) y en
el Sistema Internacional se mide en N/C o V/m.
Si en vez de cargas puntuales se tiene de una distribución continua de carga (un objeto
macroscópico cargado), el campo creado se calcula sumando el campo creado por cada
elemento diferencial de carga, es decir:

12. Una vez conocido el campo eléctrico E en un punto P, la fuerza que dicho campo ejerce
sobre una carga de prueba q que se sitúe en P será:
Por tanto, si la carga de prueba es positiva, la fuerza que sufre será paralela al campo
eléctrico en ese punto, y si es negativa la fuerza será opuesta al campo,
independientemente del signo de la carga fuente.

13. Las líneas de campo son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la
dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias
que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas
de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas:

14. Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:
· El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
· Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y
terminan en el infinito o en las cargas negativas.
· El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es
proporcional a dicha carga.
· La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en
dicho punto.
· Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos
vectores campo eléctrico distintos.
· A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son
radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.

16. DIPOLO ELÉCTRICO
Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, una positiva +Q y otra negativa -Q del
mismo valor, separadas una distancia d.
P

17. Un dipolo aparece en los cuerpos dieléctricos o aislantes. Estos se distinguen de los
materiales conductores, en que en los dieléctricos, los electrones no son libres. De
modo que cuando se aplica a un material dieléctrico, un campo eléctrico, aquel se
polariza resultando que los dipolos eléctricos se vuelvan a orientar en la dirección del
campo, y haciendo que dicho campo disminuya su intensidad.
El momento dipolar eléctrico para un par de cargas opuestas de magnitud q , se define
como el producto de la carga por la distancia entre ellas y la dirección definida es
hacia la carga positiva. Es un concepto útil para los átomos y las moléculas donde los
efectos de la separación de cargas se pueden medir, pero las distancias entre las
cargas son demasiado pequeñas para ser fácilmente medible. También es un
concepto útil en los dieléctricos y otras aplicaciones de materiales sólidos y líquidos.
El potencial de un dipolo eléctrico se puede obtener superponiendo los potenciales de
carga puntuales de las dos cargas.
El campo elétrico de un dipolo eléctrico se puede construir como una suma de
vectores de los campos de carga puntual de las dos cargas.

18. Fuerza eléctrica
Es fuerza eléctrica depende
del valor de las cargas y de la
distancia que las separa,
mientras que su signo
depende del signo de cada
carga. Carga eléctrica
Es la propiedad de la
materia que está
presente en las
partículas subatómicas
y se evidencia por
fuerzas de atracción o
de repulsión entre
ellas, por campos
electromagnéticos.
Electricidad

19. ¡ Gracias !