El documento trata sobre conceptos fundamentales de electrostática, incluyendo electrización, tipos de carga eléctrica y la ley de Coulomb. Se explican procesos de electrización como frotamiento, contacto e inducción, además de las características de la fuerza eléctrica y el campo eléctrico. También se aborda el principio de superposición para la fuerza y el campo eléctricos, así como ejemplos y problemas prácticos relacionados.

1. FMF024-Clase B7
2012-S1

2. *Electrostática
*Electrización
*Tipos de Electrización
*Fuerza Eléctrica (Ley de Coulomb)
*Intensidad de Campo Eléctrico

3. Electrización
Experiencias antiguas realizadas por los
Griegos , uno de ellos por ejemplo Tales de
Mileto (filósofo y matemático) observó que
un trozo de ámbar, después de ser frotado
con una piel de animal, adquiría la
propiedad de atraer cuerpos, como trozos
de paja y semillas.
Como la designación griega que corresponde al
ámbar es elektron, entonces se comenzó a
usar el termino eléctrico.

4. Modelo Eléctrico de la Materia
*La materia estaría constituida por
:

dos tipos de partículas, que
denominaremos Cargas.
*Cuando estas partículas se
encuentran en igual cantidad, el
cuerpo esta Neutro.
*Si ellas se encuentran en distinta
cantidad, el cuerpo esta electrizado.
*Las cargas del mismo tipo se
repelen entre si y las de distinto tipo
se atraen.

5. Carga Eléctrica
*Es una magnitud fundamental de la física, responsable de la
Interacción electromagnética, es, junto a la masa, una propiedad
fundamental de la materia, que tiene su origen en la estructura
atómica.
*En el S.I. La unidad de carga es el Culombio o Coulomb (C)
que
se define como la cantidad de carga que fluye por un punto de un
conductor en un segundo cuando la corriente en el mismo es de
1 A. o también como la cantidad de carga que a la distancia de 1
metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de
9×109 N. Un culombio corresponde a 6,241 × 1018 electrones
*La unidad más elemental de carga es el electrón, El valor de la
carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide
según el número de electrones que posea en exceso o en
defecto.

6. Tipos de Cargas
Positiva Cargas positivas = +5
Cargas negativas= -2
Carga total= +3
Negativo Cargas positivas = +2
Cargas negativas = -4
Carga total = -2
Cargas positivas =+3
Neutro
Cargas negativas =-3
Carga total = 0

7. Tipos de Electrización
1.- Frotamiento
2.- Contacto
3.- Inducción

8. Frotamiento
Proceso de desprendimiento de los
electrones a consecuencia del
frotamiento o rozamiento de cualquier
raspador o trapo pasado por la
superficie del material
Si frotamos un peine de plástico sobre un trozo de
tela se intercambian la energía necesaria para que
pase una pequeña fracción de electrones desde el
peine a la tela, en el proceso, la tela se carga
positivamente y la peineta negativamente, pues los
electrones son sujetados con mas fuerza en el
plástico que en la tela, por lo que este último tiene
un exceso de electrones, entonces cuando
acercamos el peine a unos trocitos de papel estos
son atraídos lo que concluimos que ambos tiene
carga diferente

9. Electrización por contacto.
+ + + + + +
Cuerpos Conductores: + + + + + A B
+
A, electrizado y B Neutro.
Contacto y
separación
+ + + + ++ + + + + ++
A B
Parte de las cargas que posee inicialmente A,
pasan al cuerpo B durante el contacto.

10. Electrización por contacto.
I.-¿Qué ocurre si el
+ + + + + +
cuerpo B es más
+ + + + +
grande que A? + A
II-¿Qué ocurrirá si B es B
infinitamente
grande en relación Contacto y
separación
a A?
+ + + + + +
+ + +
A + + +
B

11. Inducción.
1º Escena. Hay un cuerpo
conductor neutro.
2º Escena. Se aproxima
por la izquierda un cuerpo
electrizado (inductor).El
cuerpo se polariza
3º Escena. Se conecta y
desconecta a Tierra el
cuerpo (por la derecha)
4º Escena. Se retira el
cuerpo inductor. El cuerpo
inicial queda electrizado.

12. Instrucción por pares (I)
Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sin
hacer contacto con la esfera de un electroscopio. ¿En cuál de las
siguientes figuras se representa la configuración de las láminas
del electroscopio y sus cargas, mientras la esfera no se aleja?

13. Instrucción por pares (I)
Una esfera metálica, positivamente cargada se aproxima sin
hacer contacto con la esfera de un electroscopio. ¿En cuál de las
siguientes figuras se representa la configuración de las láminas
del electroscopio y sus cargas, mientras la esfera no se aleja?

14. Instrucción por pares (II)
Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilos
aislantes en un ambiente seco, según muestra la figura . Una barra
metálica cargada positivamente (+) toca una de las esferas .Y luego se
aleja. Si las esferas estaban originalmente neutras, cual debe ser la
posición de las esferas, en el instante inmediatamente después de
alejarla

15. Instrucción por pares (II)
Dos esferas metálicas muy livianas en contacto, cuelgan de hilos
aislantes en un ambiente seco, según muestra la figura . Una barra
metálica cargada positivamente (+) toca una de las esferas .Y luego se
aleja. Si las esferas estaban originalmente neutras, cual debe ser la
posición de las esferas, en el instante inmediatamente después de
alejarla

16. Fuerza Eléctrica ( Ley de Coulomb )
“La fuerza que ejercen entre si dos
cuerpos cargados eléctricamente,
es directamente proporcional al
producto de sus masas o cargas (Q1
y q2) , e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia que las
separa (r) Tal fuerza se aplica en los
respectivos centros de la cargas y
están dirigidas a largo de las líneas
que las une y depende de la
 kQ1q2 
naturaleza del medio que les rodea
(constante electrostática)“ esto es:
F (r ) = 2
r
r

17. Donde se destacan:
k = Constante electrostática del vacío cuyo valor es
9x109 [Nm2/C2] o también, expresado en términos de la
permitividad del vacío ( ε0) como: 1
k=
4πε 0

Siendo siendo ε0 = 8,85 x 10 [C / Nm ] y
-12 2 2 r
es el vector unitario que indica la dirección y el
sentido de la fuerza eléctrica.

18. Instrucción por pares III
Dos esferas conductoras están eléctricamente cargadas y
a cierta distancia entre si. Al separarlas a una distancia
2,5 mayor que la anterior, una de ellas aumenta su carga
en un 25 %. La fuerza de interacción entre ellas es ahora:
A) 5 veces la fuerza inicial
B) 0,4 veces la fuerza inicial
C) 0,1 veces la fuerza inicial
D) 2,5 veces la fuerza inicial
E) 0,2 veces la fuerza inicial

19. Instrucción por pares III
Dos esferas conductoras están eléctricamente cargadas y
a cierta distancia entre si. Al separarlas a una distancia
2,5 mayor que la anterior, una de ellas aumenta su carga
en un 25 %. La fuerza de interacción entre ellas es ahora:
A) 5 veces la fuerza inicial
B) 0,4 veces la fuerza inicial
C) 0,1 veces la fuerza inicial
D) 2,5 veces la fuerza inicial
E) 0,2 veces la fuerza inicial
Resp: E)

20. Principio de Superposición
Se ha comprobado –también
experimentalmente- que las fuerzas
eléctricas se comportan en forma
aditiva, es decir; la fuerza eléctrica
sobre una carga q, debida a un
conjunto de cargas es igual a la
suma de las fuerzas que , que cada
carga qi, ejerce separadamente sobre la
carga Q,es decir:

21. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Sea un punto P del espacio. Para
dicho punto se Define la
Intensidad
del Campo Eléctrico, (E) del
modo
siguiente. Coloquemos en dicho
punto una carga de prueba q 0 + . Si
Fe es la fuerza eléctrica que actúa
sobre ella (Debido a una carga
eléctrica Q que existen
F
en el espacio y que desconocemos),
entonces: E = q+
0

22. Dirección y Sentido de la intensidad de
campo Eléctrico
La dirección y el sentido esta determinado por la el de la fuerza
que actúa sobre la carga q0. En el caso de una carga puntual,
ésta es radial y depende del signo de ella a) si q1 es positiva b) si
q1 es negativa

23. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Para entender lo anterior consideremos el siguiente ejemplo:
Sea el punto P del espacio.
¿Cuál será la intensidad de Campo Eléctrico en dicho punto?
P

24. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Coloquemos en P una carga q 0 + = 0.1 C.
Supongamos que sobre ella actúa una fuerza eléctrica igual a
F e = 120 N. en la dirección...
P
q0+ = 0.1 C

25. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Tenemos que E = 120 N / 0,1 C = 1200 N/C
En la misma dirección y sentido de F e ; es decir...
0 N
= 12
Fe
P
q0+ = 0.1 C

26. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
 Hemos calculado la intensidad de Campo Eléctrico (E); pero ¿qué
significa?
b
N /C
0
120
E=
P
q0+ = 0.1 Cb

27. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Significa que en el espacio existen otras cargas eléctricas que
generan un campo Eléctrico en él.
Puede existir, por ejemplo una carga positiva Q, o bien....
C
N/
0
120
E=
P
Q
+

28. Fuerza Eléctrica y Campo Eléctrico
Una carga negativa, o una positiva y una negativa.
O muchas cargas que producen el mismo efecto.
Q -
C
N/
0
120
Q E=
+ P
Q
+

29. Líneas de Campo y Algunas Configuraciones

30. Campo Eléctrico (debido a una carga puntual
Q)
A una Distancia r de una carga eléctrica Q, la
intensidad de Campo Eléctrico (E) es, según la Ley de
ˆ
r
Coulomb: q+
0
Q q0
Fe = K ˆ
r q0
Q r2
r Fe Q
=K ˆ
r
q0 r2
Q
E =K ˆ
r
r2

31. Principio de Superposición
Al igual que la fuerza eléctrica, existe el principio de
superposición, para campos eléctricos, que
representa la forma de encontrar el valor de la
intensidad equivalente o total del campo eléctrico
en el punto P debido a varias cargas generadoras
puntuales. definido como :
N
Qi 
ET (r ) = ∑ k 2 ri
i =1 ri

32. Instrucción por pares IV
1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos
cargas puntiformes del mismo signo. Sabiendo que el
vector campo eléctrico resultante producido por estas
cargas en O es nulo, y r1= d y r2 =2d ,entonces la relación
entre los valores de Q1 y Q2
A) Q 2 = 4Q1
B) Q2 = 9Q1
C) Q2 = 25Q1
D) Q2 = 16Q1
E) Q2 = 36Q1

33. Instrucción por pares IV
1.- En la figura de este problema Q1, y Q2 representan dos
cargas puntiformes del mismo signo. Sabiendo que el
vector campo eléctrico resultante producido por estas
cargas en O es nulo, y r1= d y r2 =2d ,entonces la relación
entre los valores de Q1 y Q2
A) Q 2 = 4Q1
B) Q2 = 9Q1
C) Q2 = 25Q1
D) Q2 = 16Q1
E) Q2 = 36Q1
Resp: A)