Cargas Eléctricos Y Ley De Coulomb

ELECTROMAGNETISMO

UNIDAD DE COMPETENCIA I
1. Aplicar los Principios y Leyes de los Campos Eléctricos Estáticos.

1.1. Campos Eléctricos.

En este capítulo comenzaremos el estudio de la electricidad con una pequeña discusión sobre el concepto de carga eléctrica, seguida de una breve introducción al concepto de conductores y aislantes y al modo en que un conductor toma una carga. Acontinuación estudiaremos la ley de Coulomb que describe la fuerza ejercida por una carga eléctrica sobre otra. Posteriormente introduciremos el campo eléctrico y veremos cómo puede describirse mediante las líneas de campo, las cuales indican la magnitud y dirección del campo. Por último, discutiremos el comportamiento de las cargas puntuales y los dipolos en campos eléctricos.

1.1.1. CargasEléctricas y Ley de Coulomb.

CARGAS ELÉCTRICAS

Algunos experimento sencillos demuestran la existencia de fuerzas y cargas eléctricas. Por ejemplo, después de pasar un peine por su cabello en un día seco, descubrirás que el peine puede atraer pedacitos de papel. Otro experimento sencillo es frotar con lana un globo inflado. El globo se adhiere a una pared, a menudo durante horas. Cuando losmateriales se comportan de esta manera se dice que están electrificados o se han cargado eléctricamente.
Usted puede electrificar su cuerpo sin dificultad al frotar con vigor sus zapatos en una alfombra de lana. La carga sobre su cuerpo se puede sentir y eliminarse tocando ligeramente a otra persona o un objeto que este aterrizado a tierra.

Con una serie de sencillos experimentos como estos seencontró que existen dos tipos de cargas eléctricas, a las cuales Benjamín Franklin (1706-1790) les asigno los nombres de positiva y negativa. De a cuerdo algunas observaciones que hizo Franklin se concluye que cargas similares se repelen entre sí y cargas opuestas se atraen entre sí. Utilizando los experimentos realizados por Franklin, la carga eléctrica sobre una barra de caucho se conoce comonegativa y sobre una barra de vidrio se denomina positiva.

Otro aspecto importante del modelo de electricidad de Franklin es la implicación de que la carga eléctrica siempre se conserva. Es decir, cuando un cuerpo se frota contra otro, no se crea en el proceso. El estado electrificado se debe a una transferencia de carga de un cuerpo a otro.

En 1909 Robert Milikan (1868-1953) descubrió que lacarga eléctrica está cuantizada. En términos modernos se dice que la carga q está cuantizada, donde q es el símbolo estándar utilizado para la carga. Es decir, la carga eléctrica existe como “paquetes” discretos, y se puede escribir q=Ne, donde N es algún entero.
Otros experimentos en el mismo periodo muestran que el electrón tiene una carga –e (-1.602x10-19 coulomb) y el protón tiene la mismacarga de igual magnitud pero opuesta en signo +e. Alguna partículas como el neutrón, no tienen carga. Un átomo neutro debe contener el mismo número de protones que de electrones.

Ya que la carga es una cantidad que se conserva, la carga neta en una región cerrada permanece constante. Si las partículas cargadas se crean en algún proceso, siempre se crearán en pares cuyos miembros tendrán cargas deigual magnitud pero de signo opuesto.

NOTA:
La carga eléctrica tiene las siguientes propiedades:
* Hay dos tipos de cargas en la naturaleza, con la propiedad de que cargas diferentes se atraen unas a otras y cargas iguales se rechazan entre sí.
* La carga se conserva.
* La carga está cuantizada.

CONDUCTORES Y AISLANTES

Conductores: Los electrones pueden moverselibremente en el seno del material.

Aislantes: Los electrones están ligados a los átomos próximos y ninguno puede moverse libremente.

Electroscopio: Dispositivo para la detección de carga eléctrica.

LEY DE COULOMB

Los experimentos de Coulomb demostraron que la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estacionarias
* Es inversamente proporcional al cuadrado de la separación r...