Campos electricos

CAMPOS ELECTRICOS

OBJETIVO GENERAL
* Comprender las propiedades básicas de la fuerza electrostática, analizándolas a partir de la ley de Coulomb.

OBJETIVO ESPECIFICO

* Describir el concepto de campo eléctrico asociándolo a una distribución de cargas.
* Analizar los campos eléctricos a partir de una distribución de carga.
TEMAS
* Introducción
* Propiedades de lascargas eléctricas
* Aisladores y conductores
* Ley de Coulomb
* El Campo eléctrico
* Líneas de campo eléctrico

INTRODUCCION
La ciencia del electromagnetismo se refiere a la naturaleza de los fenómenos eléctricos y magnetices y la relación entre ellos.
Las leyes del electromagnetismo desempeñan un central en la compresión del funcionamiento de los diversos dispositivoselectromagnéticos.
Los experimentos realizados por Coulomb confirmaron la ley del reciproco al cuadrado de las fuerzas para la electricidad. Su aparato llamado la balanza de torsión, era equivalente al que utiliza Cavendis, reemplazando las masas pequeñas por esferas cargadas.
PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELECTRICAS
1. Las cargas de signos contrarios se atraen entre si y las delmismo signo se repelen.
2. La carga eléctrica siempre se conserva.
3. La carga esta cuantizada es decir, existe en paquetes discretos de algún múltiplo entero de la carga electrónica.
4. La fuerza entre partículas cargadas varia en forma proporcional al reciproco del cuadrado de su separación.
AISLADORES Y CONDUCTORES
Los aisladores son materiales en los que las cargas no setransportan con facilidad, algunos ejemplos son: el vidrio, el caucho y la madera.
Los conductores son materiales en los que las cargas se mueven con mucha libertad, algunos ejemplos de buenos conductores son: el cobre, el aluminio y la plata.
Los semiconductores constituyen una tercera clase de materiales y sus propiedades corresponden a las de los aisladores y conductores, algunosejemplos son: el silicio y el germanio.
LEY DE COULOMB
Los experimentos muestran que la fuerza eléctrica tiene las propiedades siguientes:
1. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la separación entre las dos partículas y esta a lo largo de la recta que la une.
2. La fuerza es proporcional al producto de las cargas que Y a2, de las dos partículas.
3. La fuerza es deatracción si las cargas son de signos opuestos y de repulsión si tienen el mismo signo.
La ley de Coulomb afirma que la fuerza electrostática entre dos partículas cargadas estacionarias que se encuentran separadas por una distancia ***tiene una magnitud.
F = K q1 q2
r
En donde la constante K tiene el valor:

k=8,9875 X 10a N-M2
C2

La unidad máspequeña de carga conocida en la naturaleza es la carga de un electrón o protón; la magnitud de la carga e es:
e = 1,60 x 10 -19 c
Al aplicarse la ley de la fuerza de Coulomb debe recordarse que la fuerza es una cantidad vectorial y debe considerarse como tal, la ley de Coulomb solo se aplica exactamente a cargas o partículas puntuales.
Cuando están presentes más de dos cargas, lafuerza resultante sobre cualquiera de ellas es igual a la suma vectorial de las fuerzas debidas a las diversas cargas por separado.

EJEMPLO 1.
Consideremos tres cargas puntuales ubicadas en los vértices de un triangulo, como se ilustra en la figura 20.5, en donde q1 = q2 =q3 =5 p C, (1 p C=10-6 C), y a= 0.1m. Se calculara la fuerza restante sobre q3
y
F31
F3F32
a

q3

q2

a
√2a

q1

x


Figura 20.5 (ejemplo 20.1) la fuerza sobre q3, debida a q1, es F31 , sobre q3, es la suma vectorial F31 + F32.
Solución: en primer lugar, observe la dirección de las fuerzas que actúan sobre q3, debidas a q1 y q2. La fuerza sobre q3, debida a q2, es de atracción, dado que q2 y q3, tienen signos opuestos. La fuerza sobre q3,...