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INTERACCION ELECTRICA: ELECTROSTATICA
Lic. Fis. Jorge Huayta

Fis JORGE HUAYTA

Constituyentes de la materia
Partícula electrón protón neutrón Masa (kg) 9.1x 10-31 1.67x 10-27 1.67x 10-27 Carga (C) -1.6x 10-19 +1.6x 10-19 0
ELECTRÓN

Z = número electrones = Elemento número protones A = número protones + Isótopo neutrones
• Un átomo tiene el mismo número de

• electrones que deprotones es neutro ; Q = Z ⋅ qp − Z ⋅ qe = 0 • Ión positivo : le faltan electrones • Ión negativo: tiene electrones añadidos

+ +++

-

Q = + ne ⋅ qe
Q = − ne ⋅ qe

-

Introducción
La palabra electricidad proviene de la palabra griega “electrón”, que significa “ámbar”. Esta es una resina petrificada de un árbol. Los antiguos sabían que si frotaban una barra de ámbar con un pedazo de paño,el ámbar atraía pequeños pedazos de hojas o cenizas. Un pedazo de caucho duro, una barra de vidrio o una regla de plástico frotados con un paño presentarán también este efecto de ámbar o de electricidad “estática” como la llamamos hoy en día.

Fig. 1a Frotamiento de una regla de plástico

Carga eléctrica
•Electrostática: estudio de las cargas eléctricas en reposo

++ -repulsión+atracción

•Unidad de carga: el electrón – e = 1.602177x 10-19 C

Experimentos
Frotar una varilla de vidrio con un paño de seda y otra de ámbar con un pedazo de piel y realizar la experiencia que se muestra en la Fig. 1b

Fig. 1b Experimento con varillas de vidrio y ámbar electrizadas.

Cargar las pequeñas pelotitas como se detalla en la fig. 2 y realizar la experiencia, que concluye?
Fig. 2Interacciones eléc tricas entre cargas de igual y de diferentes signos

En la fig.3 tres podemos explicar los resultados obtenidos en las experiencias anteriores, observándose que cargas de distinto signos se atraen y las del mismo signo se repelen.
F
F F F F F

Fig. 3 Fuerzas entre cargas de igual y de diferente signo.

Electroscopio
¿Existe algún instrumento para detectar si un cuerpoestá cargado?
Si, existen varios. El más popular se llama electroscopio como se detalla en la Fig. 4a.

Fig. 4a Electroscopio

Experimentos con electroscopio

Fig. 4b,c Electroscopio cargado por b) inducción c) conducción

Fig.5a,b,c Un electroscopio cargado previamente puede emplearse para determinar el signo de una carga determinada.

El electroscopio se utilizó bastante en los primerosdías de la electricidad. El mismo principio, auxiliado con algo de electrónica, se emplea en electrómetros modernos más sensibles.

Conclusiones
a) Dos cuerpos con la misma clase de carga ( ±,

± ) se repelen pero si

tienen diferentes clases de cargas (+, - ) ó (-, +) se atraen. b) De la comparación del tipo de interacciones, se observa que:

c) En general todos los cuerposmacroscópicos poseen igual cantidad de electricidad (+, -) por esto casi no se observa interacción eléctrica.
La interacción GRAVITACIONAL, muchísimo más DÉBIL ¿es posible observarla? Sugiera alguna idea para observarla.

Carga eléctrica
En la interacción eléctrica existen dos clases de cargas una positiva y otra negativa.

Definición operacional
Tomamos un cuerpo cargado cuyo valor Q y a una distanciar colocamos la carga q , como se ve en la Fig. 6a.
r F

Q r

q

r F

Fig. 6a Esquema de la interacción entre las cargas eléctricas.

Luego medimos la fuerza sobre q, luego intercambiamos la carga "q“ por la " q’ “ y tenemos el esquema Fig. 6b

r F'

Q
r

q

r F'

Fig. 6b Esquema para definir operacionalmente la carga eléctrica. Si medimos la fuerza F' sobre la carga q’podemos definir los valores de las cargas q y q' como proporcionales a las fuerzas F y F', y resulta que:

q = q'

F F '

Ahora si asignamos un valor unitario a la carga q' tenemos un medio de obtener el valor de la carga q.

Cargas iguales
Imaginemos un cuerpo pequeño, cuya máxima dimensión "D" es mucho menor que las distancias “ ri” a otros cuerpos
Si D >d el sistema de dos cargas es...