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CARGAS ELECTRICAS
A veces uno raspa un cuerpo contra otro y comprueba que los cuerpos quedan
cargados. Eso pasa a veces al frotar una birome contra la ropa. También puede pasar
al peinarse . Un peine frotado o una birome frotada pueden atraer papelitos y hacer
que se queden pegados. Algo parecido pasa al cortar Telgpor. Quedan un montón de
bolitas que se atraen.
Hay otros hechos raros que ocurren. A veces al ponerse un pullover se escucha un
" cri – cri ". Incluso pueden salir chispas. A veces las manijas de los autos dan patada.
También pasa que uno puede recibir una patada de una puerta de metal o incluso de
alguna persona al tocarla. ( Por ejemplo al darle la mano )
La explicación que ellos dan a estas cosas raras es la siguiente: Los objetos que sacan
chispas o que dan patada están cargados eléctricamente.
Es un poco complicado explicar que quiere decir la frase “ estar cargado“ . Se supone
que al frotar 2 cosas los electrones de uno de los objetos pasan al otro objeto.
Entonces uno de los cuerpos pierde electrones y queda cargado positivamente. El otro
cuerpo otro gana electrones y queda cargado negativamente. ( Recordar que los
electrones son cargas negativas ).
Haciendo algunos experimentos se comprobó lo siguiente:
1 ) - Hay 2 tipos de carga : positiva (+) y negativa (-).
2 ) - Las cargas de distinto signo se atraen. Las cargas de igual signo se repelen.
3 ) – La fuerza de atracción ( o de repulsión ) disminuye a medida que aumenta la
distancia entre las cargas.
Todo esto es un poco parecido a lo que pasa en los imanes.
LEY DE COULOMB
Las cargas eléctricas se miden en coulomb ( C ). Si tenemos 2 cargas Q1 y Q2 en el
vacío separadas una distancia d, la fuerza de atracción ( o de repulsión ) entre las
cargas está dada por la siguiente fórmula :
ELECTROSTATICA
2
Esta fórmula se la llama ley de Coulomb. Me da la fuerza que actúa sobre cada una de
las 2 cargas separadas una distancia d . La distancia d va en metros. Las cargas van
en coulombs. K es una constante que vale 9 x 109
N. m2
/ C2
. Con estas unidades la
fuerza va a dar en Newtons.
Vamos ahora al número Epsilon Erre. εr es lo que se llama la constante dieléctrica del
material. Es un número sin unidad. El Epsilon Erre me indica el tipo de material que
hay entre las cargas. Si entre las cargas hay aire o vacíao, el εr vale 1 . Si entre las
cargas hay algún material raro εr vale mas que uno. En la mayoría de los casos al
Epsilon Erre te lo van a dar.
Ejemplo :
a) - Planteo la ley de Coulomb. La fuerza que aparece va a ser de repulsión porque las
2 cargas son positivas. Hago un dibujito :
Se tienen 2 cargas positivas Q1 = 2 C y Q2 = 10 C separadas una distancia de 10 cm
en el vacío.
a) – Calcular la fuerza que actúa entre las cargas.
b) – Idem si se pone entre las cargas un material de constante dielectrica εr = 10
c) – ¿ Que ocurre si se duplica la distancia entre las cargas ?
d) – Qué fuerza es mayor, ¿ la que actúa sobre Q1 o la que actúa sobre Q2 ?
3
Reemplazo los valores en la ley de Coulomb. En el caso a) εr = 1 porque hay vacio.
Entonces :
b) - Cuando pongo el material de constante dieléctrica εr = 10, la fuerza será F/εr,
Es decir F = 9 x 1011
N .
c) – Si duplico la distancia entre las cargas la fuerza disminuye a la cuarta parte.
Esto pasa porque las fuerzas entre cargas varían con la inversa del cuadrado de la
distancia.
d) – Las fuerzas sobre las 2 cargas son iguales. Si la fuerza que la carga 1 ejerce
sobre la carga 2 vale 5,7 N, la fuerza que la carga 2 ejerce sobre la carga 1 también
valdrá 5,7 N. Esto es por acción y reacción.
Nota: A veces la fórmula de Coulomb se pone en función de otra constante que se
llama Epsilon Cero. En vez de usar la constante K se pone el choclazo 1 /4 π ε0 .
Se lee " uno sobre cuatro PI epsilon cero " . Todo este numero 1 sobre 4 PI ε0
reemplaza a la constante K. Es decir, 1 / 4 pi ε0 = 9 x 109
N.m2
/Coul2
.
Con:
Pude ser que en algún momento veas la ecuación de Coulomb escrita de esta manera.
Aclaración: Puede pasar que alguna de las cargas sea negativa. En ese caso no hace
falta ponerla negativa en la fórmula de Coulomb. Uno pone todas las cargas con signo
positivo y calcula el módulo de la fuerza. Después uno indica para donde apunta la
fuerza diciendo si es de atracción o de repulsión.
4
CAMPO ELECTRICO
Supongamos que tengo una carga grande que está fija. Agarro una carga chica y la
voy poniendo a distintas distancias de la carga grande. A esta carga chica la voy a
llamar carga de prueba. La voy a tomar positiva y de valor 1 Coulomb.
La carga grande hace que aparecen fuerzas todo a su alrededor. A este campo de
fuerza que aparece alrededor de una carga se lo llama campo eléctrico. El campo
eléctrico es un vector. Se lo pone con la letra E . La fórmula para calcularlo es:
Las unidades de E son newton sobre coulomb o voltios por metro. Al calcular el
campo eléctrico a una distancia d de una carga, lo que estoy calculando es la fuerza
que actuaría en ese punto si yo pusiera ahí una carga de prueba de valor 1 coulomb.
LINEAS DE FUERZA
Las líneas de fuerza también se llaman líneas de campo. Indican la dirección en la que
apunta el vector campo E alrededor de la carga grande. Más concretamente, las
líneas de fuerza me muestran hacia donde apunta la fuerza que actúa sobre la carga
de prueba.
Si lo querés ver de otra manera, si una carga de prueba se coloca sobre una línea de
fuerza, la carga de prueba se va a mover siguiendo la dirección de esa línea.
5
Para dibujar líneas de fuerza hay que acordarse de que estas lineas siempre salen de
las cargas positivas y entran en las negativas.
DIFERENCIA DE POTENCIAL ( ∆ V )
La diferencia de potencial entre 2 puntos X1 y XX
2 es el trabajo que hay que hacer
para llevar una carga desde X1 hasta X2.
La diferencia de potencial se mide en voltios y es lo que en la vida diaria suele
llamarse voltaje. Si tengo 2 placas paralelas ( como en los capacitores ) puedo
calcular la diferencia de potencial entre las placas con esta fórmula:
FIN ELECTROSTATICA
6
Valor de la unidad Coulomb. Valor de un e-Volt
Pateo de un carrito de supermercado.
Con Humedad no pasa.
Fuerza que actua sobre una carga puesta en el medio.
Lineas de fuerza de un dipolo
Campo electrico alrededor de un presidente.
Un ejemplo numerico de calcular el campo a 10 cm de una carga de 20 Coulomb.
Valor del campo eléctrico entre dos placas cargadas. E = 1/ ε0 εr x Q/Area
1 N / Coul = 1 Volt / m

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Electrostatica

  • 1. CARGAS ELECTRICAS A veces uno raspa un cuerpo contra otro y comprueba que los cuerpos quedan cargados. Eso pasa a veces al frotar una birome contra la ropa. También puede pasar al peinarse . Un peine frotado o una birome frotada pueden atraer papelitos y hacer que se queden pegados. Algo parecido pasa al cortar Telgpor. Quedan un montón de bolitas que se atraen. Hay otros hechos raros que ocurren. A veces al ponerse un pullover se escucha un " cri – cri ". Incluso pueden salir chispas. A veces las manijas de los autos dan patada. También pasa que uno puede recibir una patada de una puerta de metal o incluso de alguna persona al tocarla. ( Por ejemplo al darle la mano ) La explicación que ellos dan a estas cosas raras es la siguiente: Los objetos que sacan chispas o que dan patada están cargados eléctricamente. Es un poco complicado explicar que quiere decir la frase “ estar cargado“ . Se supone que al frotar 2 cosas los electrones de uno de los objetos pasan al otro objeto. Entonces uno de los cuerpos pierde electrones y queda cargado positivamente. El otro cuerpo otro gana electrones y queda cargado negativamente. ( Recordar que los electrones son cargas negativas ). Haciendo algunos experimentos se comprobó lo siguiente: 1 ) - Hay 2 tipos de carga : positiva (+) y negativa (-). 2 ) - Las cargas de distinto signo se atraen. Las cargas de igual signo se repelen. 3 ) – La fuerza de atracción ( o de repulsión ) disminuye a medida que aumenta la distancia entre las cargas. Todo esto es un poco parecido a lo que pasa en los imanes. LEY DE COULOMB Las cargas eléctricas se miden en coulomb ( C ). Si tenemos 2 cargas Q1 y Q2 en el vacío separadas una distancia d, la fuerza de atracción ( o de repulsión ) entre las cargas está dada por la siguiente fórmula : ELECTROSTATICA
  • 2. 2 Esta fórmula se la llama ley de Coulomb. Me da la fuerza que actúa sobre cada una de las 2 cargas separadas una distancia d . La distancia d va en metros. Las cargas van en coulombs. K es una constante que vale 9 x 109 N. m2 / C2 . Con estas unidades la fuerza va a dar en Newtons. Vamos ahora al número Epsilon Erre. εr es lo que se llama la constante dieléctrica del material. Es un número sin unidad. El Epsilon Erre me indica el tipo de material que hay entre las cargas. Si entre las cargas hay aire o vacíao, el εr vale 1 . Si entre las cargas hay algún material raro εr vale mas que uno. En la mayoría de los casos al Epsilon Erre te lo van a dar. Ejemplo : a) - Planteo la ley de Coulomb. La fuerza que aparece va a ser de repulsión porque las 2 cargas son positivas. Hago un dibujito : Se tienen 2 cargas positivas Q1 = 2 C y Q2 = 10 C separadas una distancia de 10 cm en el vacío. a) – Calcular la fuerza que actúa entre las cargas. b) – Idem si se pone entre las cargas un material de constante dielectrica εr = 10 c) – ¿ Que ocurre si se duplica la distancia entre las cargas ? d) – Qué fuerza es mayor, ¿ la que actúa sobre Q1 o la que actúa sobre Q2 ?
  • 3. 3 Reemplazo los valores en la ley de Coulomb. En el caso a) εr = 1 porque hay vacio. Entonces : b) - Cuando pongo el material de constante dieléctrica εr = 10, la fuerza será F/εr, Es decir F = 9 x 1011 N . c) – Si duplico la distancia entre las cargas la fuerza disminuye a la cuarta parte. Esto pasa porque las fuerzas entre cargas varían con la inversa del cuadrado de la distancia. d) – Las fuerzas sobre las 2 cargas son iguales. Si la fuerza que la carga 1 ejerce sobre la carga 2 vale 5,7 N, la fuerza que la carga 2 ejerce sobre la carga 1 también valdrá 5,7 N. Esto es por acción y reacción. Nota: A veces la fórmula de Coulomb se pone en función de otra constante que se llama Epsilon Cero. En vez de usar la constante K se pone el choclazo 1 /4 π ε0 . Se lee " uno sobre cuatro PI epsilon cero " . Todo este numero 1 sobre 4 PI ε0 reemplaza a la constante K. Es decir, 1 / 4 pi ε0 = 9 x 109 N.m2 /Coul2 . Con: Pude ser que en algún momento veas la ecuación de Coulomb escrita de esta manera. Aclaración: Puede pasar que alguna de las cargas sea negativa. En ese caso no hace falta ponerla negativa en la fórmula de Coulomb. Uno pone todas las cargas con signo positivo y calcula el módulo de la fuerza. Después uno indica para donde apunta la fuerza diciendo si es de atracción o de repulsión.
  • 4. 4 CAMPO ELECTRICO Supongamos que tengo una carga grande que está fija. Agarro una carga chica y la voy poniendo a distintas distancias de la carga grande. A esta carga chica la voy a llamar carga de prueba. La voy a tomar positiva y de valor 1 Coulomb. La carga grande hace que aparecen fuerzas todo a su alrededor. A este campo de fuerza que aparece alrededor de una carga se lo llama campo eléctrico. El campo eléctrico es un vector. Se lo pone con la letra E . La fórmula para calcularlo es: Las unidades de E son newton sobre coulomb o voltios por metro. Al calcular el campo eléctrico a una distancia d de una carga, lo que estoy calculando es la fuerza que actuaría en ese punto si yo pusiera ahí una carga de prueba de valor 1 coulomb. LINEAS DE FUERZA Las líneas de fuerza también se llaman líneas de campo. Indican la dirección en la que apunta el vector campo E alrededor de la carga grande. Más concretamente, las líneas de fuerza me muestran hacia donde apunta la fuerza que actúa sobre la carga de prueba. Si lo querés ver de otra manera, si una carga de prueba se coloca sobre una línea de fuerza, la carga de prueba se va a mover siguiendo la dirección de esa línea.
  • 5. 5 Para dibujar líneas de fuerza hay que acordarse de que estas lineas siempre salen de las cargas positivas y entran en las negativas. DIFERENCIA DE POTENCIAL ( ∆ V ) La diferencia de potencial entre 2 puntos X1 y XX 2 es el trabajo que hay que hacer para llevar una carga desde X1 hasta X2. La diferencia de potencial se mide en voltios y es lo que en la vida diaria suele llamarse voltaje. Si tengo 2 placas paralelas ( como en los capacitores ) puedo calcular la diferencia de potencial entre las placas con esta fórmula: FIN ELECTROSTATICA
  • 6. 6 Valor de la unidad Coulomb. Valor de un e-Volt Pateo de un carrito de supermercado. Con Humedad no pasa. Fuerza que actua sobre una carga puesta en el medio. Lineas de fuerza de un dipolo Campo electrico alrededor de un presidente. Un ejemplo numerico de calcular el campo a 10 cm de una carga de 20 Coulomb. Valor del campo eléctrico entre dos placas cargadas. E = 1/ ε0 εr x Q/Area 1 N / Coul = 1 Volt / m