Fisica Ii

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
Departamento Académico de Física

Escuela de Ingeniería Ambiental

UNT

Curso:

FISICA II – 2011 - I

Luis M. Angelats Silva
Angelats
langelats@yahoo.com

Campos eléctricos

06/07/2011

Luis Angelats Silva

INTRODUCCIÓN
Modelo atómico:
Átomo de Hidrógeno
(Neutro)

Átomo de Helio
(Neutro)

Átomo de Litio
(Neutro)
Neutrón (+0e)Protón (+1e)
Electrón (-1e)

Iones:
Átomo de Li
Neutro

Ión de Li+1

06/07/2011

Pierde un -e

Luis Angelats Silva

1. Propiedades de las cargas eléctricas:
ELECTROSTÁTICA:
La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, en reposo, las fuerzas
que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales

¿Por qué?

Experimentación:

Benjamín Franklin(1706–1790 ):
“..existen dos tipos de cargas eléctricas,
POSITIVAS Y NEGATIVAS”
“Las cargas eléctricas siempre se
conservan”: Las cargas eléctricas no se
crean ni se destruyen solo se transfieren.
Barra de vidrio

“Cargas iguales se repelen y cargas
diferentes se atraen”
06/07/2011

Seda

Barra de plástico

Lana o paño

Luis Angelats Silva

Cuantización de la carga:
Este principioestablece que: «La carga está cuantificada».
Es decir: en la naturaleza existe una «mínima carga» o «quantum» de electricidad que es la
carga negativa que posee el electrón o la positiva del protón; y no se encuentran fracciones
de ésta.
q = ±Ne, N = 1, 2, 3, . . . ,
Donde e es la carga elemental: 1.602 x 10-19 Coulomb [C]

Ejemplo 1:
¿Cuál es la carga total en Coulombs de 75 kg deelectrones?

Ejemplo 2:
¿Cuántos electrones tendrían que ser quitados de una moneda para dejarla con una
carga de +1.0 x 10-7 C?

06/07/2011
Luis Angelats Silva

Aislantes y conductores:
Los conductores eléctricos son materiales en el cual algunos de los electrones son libres,
no están unidos a átomos y pueden moverse con libertad a través del material, mientras que
los aislantes sonmateriales en los cuales todos los electrones están unidos a átomos y no
pueden moverse libremente.
Conductividad
( -1 .cm-1)

Metales

Ag, Cu
Fe

10 5
InSb
10 0
Ge

Semiconductores
10-5

Si
Se

10-10

Polyethyleno
10-15

Mica

Dieléctricos

Diamante
06/07/2011

10-20
Luis Angelats Silva

Esfera metálica
neutra

2. Objetos de carga mediante INDUCCIÓN:
Proceso deinducción en
los materiales aislantes:

Redistribución de
los electrones en
la esfera

Fuga de algunos
electrones por el
alambre a tierra

Esfera con mayor
carga positiva sin
distribución
uniforme

Para cargar un objeto por inducción no es necesario
que tenga contacto con el objeto que induce la carga, a
diferencia de cuando un objeto se carga por frotamiento
(por conducción), endonde sí se requiere el contacto
Redistribución de los entre ambos objetos
electrones, pero con
carga positiva neta

06/07/2011

Luis Angelats Silva

3. LEY DE COULOMB
Los experimentos de Coulomb mostraron que la fuerza
eléctrica entre dos partículas estacionarias cargadas:
es inversamente proporcional al cuadrado de la
separación entre las partículas y dirigida a lo largo de lalínea que las separa;
es proporcional al producto de las cargas q1 y q2 de las
partículas;
es atractiva si las cargas son de signo opuesto y repulsiva
si las cargas son del mismo signo.

Fe

ke

q1 q2
r2

Ley de Coulomb

donde ke es una constante llamada constante de
Coulomb, con valor aproximado en el S.I.:
ke = 9 x 109 N. m2/C2
Balanza
de
torsión
de
Coulomb,
utilizada
paraestablecer la ley del cuadrado
inverso para una fuerza
eléctrica entre dos cargas.
06/07/2011

Esta constante es también escrita en la forma:

ke

1
4

0

donde o es conocida como permitividad del vacío y
tiene valor de 8.854 x 10-12 C2/N.m2
Luis Angelats Silva

Ejemplo 2:
El electrón y el protón de un átomo de hidrógeno están separados (en promedio) por
una distancia de...