Campos electricos y magneticos

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Campos eléctricos y Magnéticos
Fuerza eléctrica: es la fuerza de atracción ejercida entre dos o más partículas cargadas. La fuerza eléctrica no sólo mantiene al electrón cerca del núcleo, también mantiene a los átomos unidos en las moléculas y estructuras cristalinas. Generalmente se asume que las partículas que ejercen esta fuerza están en reposo o se mueven muy lentamente (movimientocuasi-estático). Las fuerzas eléctricas ejercidas bajo estas condiciones son conocidas como Fuerzas electrostáticas y fueron estudiadas inicialmente por Charles Coulomb (1736-1806). Las fuerzas electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas, dependiendo del tipo de partículas que estén interaccionando:
partículas Electrón - protón Electrón - electrón Protón - protón Neutrón - cualquiera fuerzaatractiva repulsiva repulsiva zero

Cuando las partículas están en movimiento a velocidad constante o a velocidades muy parecidas, las fuerzas eléctricas se modifican y además de la fuerza eléctrica aparece la fuerza magnética. A la combinación de las fuerzas eléctricas y magnéticas se les llama fuerzas electromagnéticas.

Ley de Coulomb Las fuerzas eléctricas entre partículas cargadas tienen lasmismas magnitudes cuando éstas se encuentran a la misma distancia. Es decir, la fuerza no depende de la masa de las partículas, pero sí de la carga eléctrica:
Partícula Protón, p Electrón, e Neutrón, n carga +e -e 0

Donde e = 1.6 x10-19C La ley de Coulomb dice que: La magnitud de la fuerza eléctrica que una partícula ejerce sobre otra partícula es directamente proporcional al producto de suscargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La dirección de la fuerza estará sobre la línea de unión de las partículas. Ejercicio: Escribe la interpretación matemática para esta ley.

F = [cons tan te ]×

q' q r2

[constante]=8.99x109Nm2/C2 La cual se puede reescribir como: 1 K = donde ε0 es la constante de 4 πε 0 permitividad de vacío y tiene un valor de:8.85x10-12C2/Nm2
1 q' q Por lo que: Fe = 4πε0 r 2

Esta ecuación aplica a cualquier partícula (e y p), y también a cualquier cuerpo pequeño y cargado, de tal forma que se puede probar que el tamaño de los cuerpos es mucho menor que la distancia entre ellos. A esos cuerpos se les llama cargas puntuales.

Ejercicio 1: Compara las magnitudes de la fuerza de gravedad atractiva y de la fuerzaeléctrica de atracción entre el electrón y el protón de un átomo de hidrógeno. De acuerdo con la mecánica newtoniana determina la aceleración del electrón. Asume que la distancia entre las dos partículas es 0.53X10-10 m. Ejercicio 2: ¿qué tan negativa o tan positiva es la carga que hay de electrones y protones en una taza de agua (considera una masa de agua de 0.25 Kg)?

El campo eléctrico Las fuerzaseléctricas y de gravitación entre partículas se consideran acción a distancia; es decir existe una interacción entre ellas sin que se toquen. Esta acción a distancia fue considerada por Newton como un agente material que actúa como mediador de la fuerza. Actualmente se le conoce como “campo”. Una carga eléctrica o gravitacional de un cuerpo, genera un campo eléctrico o gravitacional, el cual permeaen el aparente “espacio vacío” alrededor

del cuerpo y empuja o jala cualquier objeto que entra en contacto con el cuerpo. Supón que se tiene una carga q’ frente a una carga de prueba de 1C (1 coulomb)

1C

Carga de prueba

q’

Si q’ es +, la carga prueba sería repelida. Si q’ es -, la carga prueba sería atraída.

r

1C

q’

La elección de la carga prueba de 1C tiene la ventajade que podemos escribir la fuerza eléctrica como:
Fe = K q' (1C) r2

Si dividimos la expresión entre 1C obtenemos la ecuación para el campo eléctrico:

Fe q' E= =K 2 1C r

Ejercicio 3. ¿Cómo se verá el campo entre dos partículas cargadas positivamente cundo se acercan? ¿Cómo se verá si las partículas fueran de signos opuestos?

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica...
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