presentacion sobre la electrostatica, la ley de las cargas y las principales eucaciones electrostaticas

1. Electrostática ver.2.0
Profesor Leomar Acosta Ballesteros

2. Electrostática - Temas
● Fuerza Eléctrica (Vector)
● Campo Eléctrico (Vector)
● Potencial Eléctrico (Escalar)
● Energía Potencial Eléctrica (Escalar)
● Ley de Gauss (Vector y Escalar)

3. Definición de electrostática
Parte de la física que estudia las interacciones entre las cargas eléctricas en reposo.
Es una rama de la Física que estudia los efectos producidos en los cuerpos como
consecuencia de sus cargas eléctricas, o lo que es lo mismo, el comportamiento de las
cargas eléctricas en situación de equilibrio. Dicha carga eléctrica es la responsable de
los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los
cuerpos que la poseen.

4. La Carga Eléctrica
● La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas
subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre
ellas a través de campos electromagnéticos.
● La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos,
siendo, a su vez, generadora de ellos.
● Es una cantidad escalar.

5. Qué significa cuando un cuerpo está cargado?
● Si el cuerpo está cargado positivamente, significa que le faltan electrones
(deficiencia de electrones).
● Si el cuerpo está cargado negativamente, significa que tiene exceso de electrones
(abundancia de electrones).
Ión que tiene
carga positiva
Ión que tiene
carga negativa

6. Ley de las cargas (cualitativa)
● Cagas de igual signo, se rechazan.
● Cargas de diferente signo, se atraen.

7. Formas de expresar la carga eléctrica
Se escribe Se lee Valor en Notación Científica
1 𝝻C Un micro Coulomb 1 E -6 C
1 nC Un nano Coulomb 1 E -9 C
1 pC Un pico Coulomb 1 E -12 C

8. ¿Cuál declaración es cierta?
● ¿Dos electrones se atraen?
● ¿Qué tipo de interacción hay entre dos electrones y un protón?, ¿Atracción o
Repulsión?.
● ¿El neutrón atrae o rechaza electrones?
● ¿El electrón atrae o rechaza neutrón?
● ¿A quién corresponde cada símbolo?

9. Ley de Coulomb (Cuantitativa) - Definición

10. Ley de Coulomb - Historia
La ley de Coulomb, nombrada
en reconocimiento del físico
francés Charles-Augustin de
Coulomb (1736-1806), que
enunció en 1785 y forma la
base de la electrostática.

11. Ley de Coulomb - Ecuación

12. CAMPO ELÉCTRICO - DEFINICIÓN
● Un campo eléctrico (a veces denominado campo E) es el campo físico que rodea
las partículas cargadas eléctricamente y ejerce fuerza sobre todas las demás
partículas cargadas en el campo, ya sea atrayéndolas o repeliéndolas.
● También se refiere al campo físico de un sistema de partículas cargadas.
● Los campos eléctricos se originan a partir de cargas eléctricas o de campos
magnéticos que varían en el tiempo.
● Los campos eléctricos y los campos magnéticos son manifestaciones de la fuerza
electromagnética, una de las cuatro fuerzas fundamentales (o interacciones) de la
naturaleza.

13. Campo Eléctrico - Concepto de la carga de prueba
● Es una carga que se coloca en el punto donde se desea calcular el campo eléctrico,
para saber su dirección.
● Es una carga con un valor muy pequeño.
● Es una carga que siempre tiene valor positivo.
Atracción
Repulsió
n

14. Campo eléctrico - Líneas de Campo Eléctrico
● 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.

15. Ejemplos de líneas de campo eléctrico
Cargas Iguales Cargas Diferentes

16. Líneas de Campo Eléctrico - Partículas de igual signo: positivas

17. Líneas de campo - Partícula (+) cargada y placa negativa (-)

18. Líneas de Campo Eléctrico - Cargas de diferentes signos y magnitud
2Q
-Q

19. Líneas de campo eléctrico - Placas paralelas con signos diferentes

20. Líneas de campo eléctrico - Placas paralelas con signos iguales

21. Campo Eléctrico - Ecuación
● Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la
atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo
eléctrico)
● Se mide en Newton por Coulomb (N/C), entre cargas
puntuales.
● Se mide en Voltios por metro (V/m), entre placas paralelas.
● El Campo Eléctrico decrece con la distancia a la fuente que
provoca el campo.
Cargas puntuales
Placas Paralelas

22. Campo Eléctrico: Cargas Puntuales - Placas Paralelas
Cargas Puntuales
d

23. Potencial Eléctrico

24. Potencial Eléctrico (V), definición y unidades.
● El potencial eléctrico en un punto, es el trabajo a realizar por unidad
de carga para mover dicha carga dentro de un campo electrostático
desde el punto de referencia hasta el punto considerado.
● Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga
positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto
considerado, en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.
● Su unidad es el voltio (v) = 1 Nm/C o voltio(v)= Joule/Coulomb = J/C
● Es una cantidad escalar, depende del signo de la carga eléctrica.
Cargas puntuales
Voltaje en función del
trabajo (W) y la carga (q)

25. Energía Potencial Eléctrico (U)-Definición y Unidades
● La energía potencial eléctrica (U) es un tipo de energía potencial (medida en Julios o
Joules en el S.I.) que resulta de la fuerza de Coulomb y está asociada a la configuración
particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido.
● El término "Energía potencial electrostática" hace referencia a la energía potencial en
sistemas con campos eléctricos constantes en el tiempo.
● Es una cantidad escalar, cuyo signo depende del signo de la carga.
● 1 J = Nm o 1 J = CV

26. LEY DE GAUSS & FLUJO ELÉCTRICO

27. Ley de Gauss-Flujo Eléctrico
● Es una magnitud escalar que
expresa una medida del campo
eléctrico que atraviesa una
determinada superficie, o
expresado de otra forma, es la
medida del número de líneas de
campo eléctrico que penetran
una superficie.
● El flujo eléctrico en unidades del
Sistema Internacional (SI) se
expresa en: volt metro (Vm), o,
de forma equivalente, newton
metro al cuadrado por culombio
(N m² C−1). Por lo tanto, las
unidades básicas del SI del flujo
eléctrico son: kg m3 s−3 A−1.

28. El Flujo Eléctrico para diferentes inclinaciones

29. Definición de la Ley de Gauss
● Dada cualquier distribución general de carga, se rodea con una superficie
imaginaria que la encierre y luego se observa el campo eléctrico en distintos
puntos de esa superficie imaginaria.
● La ley de Gauss es una relación entre el campo en todos los puntos de la
superficie y la carga total que ésta encierra.
● La ley de Gauss ayuda a tener una comprensión más profunda de los campos
eléctricos.

30. Ley de Gauss-Karl Friedrich Gauss
Fue un matemático, astrónomo, y físico
alemán que contribuyó significativamente
en muchos ámbitos, incluida la teoría de
números, el análisis matemático, la
geometría diferencial, la estadística, el
álgebra, la geodesia, el magnetismo y la
óptica. Considerado ya en vida como
Princeps Mathematicorum, príncipe de
los matemáticos, Gauss ha tenido una
influencia notable en muchos campos de
las matemáticas y de la ciencia.

31. Ley de Gauss - Ecuación
Establece que el flujo eléctrico es proporcional a la carga interna o encerrada entre Ɛ0

32. Propiedades de los conductores en equilibrio electrostático
● El campo eléctrico en el interior es nulo.
● La carga eléctrica se distribuye sobre la superficie, concentrándose en las zonas de
menor radio de curvatura (es decir, más puntiagudas).
● La superficie del conductor es una superficie equipotencial.
● Equipotencial = igual potencial
● El campo eléctrico en la superficie está dirigido hacia afuera y es perpendicular a
la superficie.