01Carga Electrica

FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
ELECTROSTÁTICA
UNIDAD I: ELECTROESTÁTICA
1 CAMPOS ELÉCTRICOS
1.1 Propiedades de las cargas eléctricas.
La electrostática es la parte de la física que estudia las cargas en reposo, es decir, luego
de producidas las cargas se pueden acumular en un cuerpo estacionariamente. Todos
los cuerpos están compuestos por moléculas (átomos). En la siguiente figura se observaun átomo y las partículas que lo integran.

Figura 1:
Se sabe que si un átomo tiene igual numero de electrones que de protones, entonces se
dice que el átomo es eléctricamente neutro.
Si un átomo neutro pierde uno o mas electrones se convierte en un ion positivo, si gana
electrones se convierte en un ion negativo.
Un objeto queda cargado cuando ha ganado o perdido electrones, de la última capa deenergía, es decir, que cuando un átomo gana electrones queda cargado negativamente y
cuando pierde o cede electrones positivamente. Además cabe recordar que los
neutrones junto con los protones, se localizan en el núcleo del átomo.
Las cargas eléctricas tienen las siguientes propiedades:
•

Cargas diferentes se atraen entre si, mientras que cargas semejantes se repelen
entre si.

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•

La carga eléctrica siempre se conserva, no se crea ni se destruye sino que se
transfiere.

•

La carga esta cuantizada, esto es, existe en paquetes discretos que son
múltiplos enteros de la carga electrónica. Es decir la carga de cualquier objeto
es igual a
q=N · e

Donde e es el valor de la carga elemental (la carga de unelectrón o de un protón y N es
el numero de electrones ganados o perdidos por el cuerpo.
La carga y la masa de un electrón y de un protón se dan en la siguiente tabla.
Tabla 1: Carga y masa de partículas subatómicas
CARGA Y MASA DEL ELECTRÓN, PROTÓN Y NEUTRÓN
Partícula
Carga (C)
Masa (kg)
-19
Electrón
-1.6 X 10
9.11 X 10-31
-19
Protón
+1.6 X 10
1.67 X 10-27
Neutrón
0
1.67 X 10-27
Las cargas en uncuerpo, se pueden originar por frotamiento, inducción o conducción.
Método por frotamiento: se da cuando un cuerpo en estado neutro es cargado
siendo frotado o rozado con otro cuerpo como, por ejemplo, piel, paño, seda o cabello
etc. Esto genera un desbalance en los electrones creando cargas positivas o negativas.
Método por conducción o contacto: al considerar una barra de caucho cargada
negativamente(ganancia de electrones), y se pone en contacto con una esfera
conductora neutra que esta aislada. Algunos de los electrones de la barra de caucho
están ahora en posibilidad de moverse hacia la esfera. Cuando la barra de caucho se
retira, la esfera queda con una carga negativa. El objeto que es cargado en un proceso
de este tipo (la esfera) siempre queda con una carga del mismo signo que elobjeto de
donde procede la carga (la barra de caucho).
Método por inducción: Se da cuando se puede cargar un objeto neutro al acercarle
(sin tocarlo) un objeto que posee una carga eléctrica.
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EJEMPLO:
Se tienen dos alfileres de plata de 2 gr. de masa. Determine cuantos electrones se
deben

pasar

de

un

alfiler

aotro

para

que

uno

de

ellos

tenga

5 uC y el otro tenga – 5 uC?
DATOS DEL PROBLEMA
m = 2 gr.
q1 = 5 uC
q2 = -5uC
N=?
DATOS CONOCIDOS
|e| = 1.6x10-19 C
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Si se quiere determinar cuantos electrones se deben transferir se debe recurrir al hecho
de que la carga esta cuantizada y despejar el valor buscado de la formula:
q = N·e
SOLUCIÓN
q = N·e, por lo tanto
N = |q|/e =5x10-6/1.6x10-19 = 31.25x1012 electrones

1.2 Aislantes y conductores.

1.3 La ley de Coulomb
Charles Coulomb habló de la fuerza eléctrica conocida como ley de Coulomb, la cual
solo se aplica a cargas puntuales y a distribuciones esféricas de las cargas. Y aunque las
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cargas están estáticas, NO SE MUEVEN, ni mucho...