Fisica Electrica

Fundamentos de Electromagnetismo

Parte I. Electricidad

1.0 - Cuerpos Cargados
1.1 - Fuerza Eléctrica: Ley de Coulomb
1.2 - Campo Eléctrico
1.3 - Ley de Gauss
1.4 - Potencial Eléctrico
1.5 - Capacitores y Dieléctricos
1.6 - Resistores y Corriente Eléctrica
1.7 - Circuitos Eléctricos
1.8 - Leyes de Kirchoff

1.0 - Cuerpos Cargados
1.1 -Fuerza Eléctrica: Ley de Coulomb
1.2 - Campo Eléctrico

Carga Eléctrica y Campo Eléctrico
Electricidad
Tecnología: motores, computadoras, luces, maquinas industriales, satélites, plantas eléctricas, etc.
Electricidad estática
cargar un cuerpo: frotamiento/inducción
Atracción y repulsión
Fuerzas Eléctricas
Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza.
1. Fuerza Gravitacional
2.Fuerza Electromagnética
3. Fuerza Nuclear Fuerte
4. Fuerza Nuclear Débil
Los dos últimos son de naturaleza nuclear y atómica.

Ley de Conservación de las cargas
La cantidad neta de cargas producidas en cualquier proceso es nula.

Electroscopio ó Electrometro.
Dispositivo que puede emplearse para determinar signos de carga.

Conductores
No-Conductores
Semiconductores
Ley de Coulomb1. Cargas Puntuales
2. Cuantización de las cargas
3. Vacio
4. Humedad
F12= k q1 q2r122
k=8.988 ×109 N.m2C2
k≅9 ×109 N.m2C2
1 coul=6.2 ×1018 elect

También podemos decir que 1 coul:
Es la cantidad de carga para cual dos objetos que tengas de carga esta cantidad y estén 1 metro distantes uno del otro experimentan una fuera de 9.0 ×109 N uno del otro.
De lo anterior sepuede obtener la carga de un electrón, esto es:
1 coul=6.2 ×1018 electrones, con lo cual
1 e=1.602 ×10-19 coul= carga elemental
Sea:
F12= k q1 q2r122 =14 π ε0 q1 q2r122 =9×109 N.m2C2 ∙ q1 q2r122
Donde
ε0=14 π k=8.85×10-12 N.m2C2 =permitividad del espacio libre

Fig. [ 1 ]

Fig. [ 2 ]

Interprete que F21: es la fuerza que la carga (2) ejerce sobre la carga (1).
Es muy comúnemplear los sub-múltiplos:
Microcoul | μc=10-6 c |
Nanocoul | nc=10-9 c |
Picocoul | pc=10-12 c |

Halle la fuerza neta sobre la carga Q2

Fig. [ 3 ]
La carga Q2 es atraída por Q1 y por Q3

Fig. [ 4 ]
La magnitud de la fuerza resultante es de 4.1 Nt y esta fuerza neta ó resultante va dirigida a la izquierda.

Propiedades del Campo Eléctrico
1. Las líneas de campo ólíneas de fuerza son una representación geométrica del campo eléctrico que nos ayuda a “visualizar” la forma de dicho campo E.

2. Las líneas de fuerza indican la dirección del campo eléctrico.

3. La densidad de las líneas es proporcional a la magnitud ó intensidad del campo eléctrico.

4. Las líneas de fuerza son salientes de las cargas positivas y entrantes a las negativas.La fuerza gravitacional entre dos masas m1 y m2 esta dada por:
F12=G mE m2r122
Donde:
mE=masa de la tierra
G mEr122 = Magnitud del campo gravitacional
G= Constante gravitacional

Supongamos que acercamos la luna y la tierra tan cerca como que sus centros de masa masa están 1 metro distantes, pues también se nos ha permitido concentrar la masa de la luna y la tierra en susrespectivos centros.

Luna: Masa 1.99×1030 kg
Tierra: Masa 5.97×1024 kg
Sabiendo que G=6.67×10-11N.m2kg2

a) Obtenga la fuerza de atracción FG
b) Ahora obtenga la fuerza coulombiana bajo la suposición de un proton con carga Q1= +1.6 ×10-19 coul y un electrón con carga Q2= -1.6 ×10-19 coul se atraen estando ambos a una distancia de 1 metro.
c) Verificar si FcFG ≅1039‼‼‼‼
Debemos sin embargo señalar que aun cuando las fuerzas gravitacionales son despreciables frente a las electrostáticas no dejan de tener efectos que son muy considerables.

1.2 Campo Eléctrico

Campo Eléctrico E
Las cargas eléctricas se ejercen fuerzas entre sí. Que de acuerdo de los signos de dichas cargas + ó -, las fuerzas serán de repulsión o atracción. ¿Por medio de que se...