Clase de física eléctrica

1. Carga eléctrica
Fuerza eléctrica
María Gabriela Mago Ramos
Programa de Ingeniería Mecánica
Universidad Libre

2. La unidad de carga eléctrica
es el Coulomb:
1 C = 6.23 x 1018 electrones
La Carga Eléctrica
La Masa: Naturaleza única - M (g, Kg)
La carga: Naturaleza doble
»Positiva
»Negativa
Charles Augustin de
COULOMB
(1736-1806)
Atracción Repulsión
Ambar: electra → electrón

3. Ejemplos prácticos

4. Conductores, aislantes

5. En la naturaleza, la carga eléctrica se encuentra en
múltiplos de una unidad fundamental; la carga del
electrón e.
q = Ne
La carga está cuantizada
Propiedades de la carga eléctrica...
La carga del protón es:
1 p+ = 1.6019 x 10-19 C
La carga del electrón es:
1 e- = -1.6019 x 10-19 C

6. 𝐹𝑒 = 𝐾
𝑞1𝑞2
𝑟²
𝑟
Fuerza Eléctrica
𝑁 = 𝐾
𝐶²
𝑚²
𝑁𝑚²
𝐶²
= 𝐾
𝐾 =
1
4𝜋𝜖0 𝜖0 = 8,85 ⋅ 10−12
𝐶²
𝑁𝑚²
𝐾 = 8,99 ⋅ 109
𝑁𝑚²
𝐶²
Constante eléctrica o Constante de Coulomb
Permitividad eléctrica en el vacío

7. Ley de Coulomb

8. Principio de superposición
𝐹𝑛𝑒𝑡𝑎 = 𝐹𝑖

9. Tarea
PROBLEMA 1
Dos esferas con carga idéntica cuelgan del techo suspendidas
por cuerdas aislantes de la misma longitud, l = 1,50 m (figura).
A cada esfera se le proporciona una carga q = 25,0 mC. Luego
las dos esferas cuelgan en reposo, y cada cuerda forma un ángulo
de 25,0° con respecto a la vertical . ¿Cuál es la masa de cada esfera?
PROBLEMA 2
¿Cuál es la magnitud de la fuerza electrostática que los dos protones dentro del núcleo
de un átomo de helio ejercen entre sí?

10. Posición de equilibrio
X
Y
q1
q2
q3
x1=0
x2
x1=0
x2=0,40 m
q1=0,15 mC
q2= 0,35 mC

11. Cuatro objetos cargados
PROBLEMA
¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza electrostática sobre q4 resultante de las
otras tres cargas?
𝐹1,4 =
𝐾𝑞1𝑞4
𝑟1,4
2 𝑖
𝐹3,4 = −
𝐾𝑞4𝑞3
𝑟3,4
2 𝑗
𝐹2,4 =
𝐾𝑞4𝑞2
𝑟2,4
2 𝑟2,4
𝑟2,4 = cos 𝜃 𝑖 + 𝑠𝑒𝑛 𝜃 𝑗
𝑠𝑒𝑛 𝜃 =
𝑦
𝑟
cos 𝜃 =
𝑥
𝑟
𝑟2,4 =
𝑥𝑖 + 𝑦𝑗
𝑟2,4

12. 𝐹1,4 =
𝐾𝑞1𝑞4
𝑟1,4
2
𝑖 = 3,89 ⋅ 10−2𝑖𝑁 𝐹3,4 = −
𝐾𝑞3𝑞4
𝑟3,4
2
𝑗 = −9,07 ⋅ 10−2𝑗𝑁
𝐹2,4 =
𝐾𝑞2𝑞4
𝑟2,4
2
𝑟2,4
𝑟2,4 = cos 𝜃 𝑖 + 𝑠𝑒𝑛 𝜃 𝑗
𝑠𝑒𝑛 𝜃 =
𝑦
𝑟
cos 𝜃 =
𝑥
𝑟
𝑟2,4 =
1
𝑟2,4
𝑥𝑖 + 𝑦𝑗
𝐹2,4 =
𝐾𝑞2𝑞4
𝑟2,4
3
𝑥𝑖 + 𝑦𝑗
𝐹2,4 =
9 ⋅ 10⁹𝑥2,50 ⋅ 10−6𝑥4,50 ⋅ 10−6
5 2
4
3 1,25𝑖 + 1,25𝑗
𝐹2,4 = 2,29 ⋅ 10−2
𝑖 + 2,29 ⋅ 10−2
𝑗 𝑁
𝑟2,4 = 1,25² + 1,25² =
5 2
4
𝑚
𝐹4 = 3,89 ⋅ 10−2
+ 2,29 ⋅ 10−2
𝑖 + −9,07 ⋅ 10−2
+ 2,29 ⋅ 10−2
𝑗
𝐹4 = 6,18𝑖 − 6,78𝑗 𝑐𝑁
𝐹4 = 9,17𝑐𝑁 𝜃 = −47,7°
𝐹4 = 𝐹𝑖 = 𝐹1,4 + 𝐹2,4 + 𝐹3,4