ELECTROSTATICA_FIS_108B

FACULTAD DE CIENCIAS
NATURALES, EXACTAS Y
TECNOLOGÍA
ESCUELA DE QUÍMICA
FIS. 108 B
ELECTROSTÁTICA
PROF. ALFONSO PINO GRAELL

PROPIEDADES DE LA CARGA ELÉCTRICA

• La carga eléctrica posee las siguientes
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•

propiedades:
a) Existen dos clases de carga de tal
manera que cargas iguales se repelen y
cargas de signo contrario se atraen
b) La carga se conserva
c) La carga está cuantizada. Elquantum o
paquete mínimo de carga es e = 1,6x10-19
coul.

LEY DE COULOMB

• En el año 1785, Charles Coulomb estableció
experimentalmente la Ley que permite calcular las
fuerzas eléctricas entre partículas cargadas en reposo.
Coulomb encontró que:
F  q1 q2

•
•
F  1/r2
• Sintetizando las dos relaciones anteriores se obtiene
que:
F  q1 q2 / r2
•
• Introduciendo una constante deproporcionalidad
k  9 x 109 N m2 / C2:

•

F = k q1 q2 / r2

(1)

EL CAMPO ELECTRICO

• Las partículas cargadas se ejercen fuerzas eléctricas
•
•
•

por intermedio de un campo eléctrico.
El campo eléctrico es una perturbación del espacio, en
este caso, creado por las cargas.
La intensidad del campo eléctrico se mide a través de
un vector denominado vector intensidad de campo
eléctrico.
El vector intensidad decampo eléctrico en un punto
del espacio se define como la Fuerza eléctrica por
unidad de carga. Es decir:
E = F/ qo
(2)

•
• donde qo es una carga de prueba.

EL CAMPO ELECTRICO (CONT.)

• Consideremos una carga puntual q y una carga
puntual muy pequeña, positiva, a la que llamaremos
carga de prueba qo situada a una distancia r de la
carga q.

• La fuerza eléctrica que la carga q le ejerce a lacarga
qo es:
F = k q qo / r2
•
• El campo eléctrico en el sitio en el que está ubicada la

•

carga de prueba es:
E = F / qo = k q/ r2

(3)

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN

• Para hallar el campo eléctrico en un punto P
debido a un grupo de cargas puntuales, se
calcula el vector intensidad de campo eléctrico
en dicho punto, en forma individual para cada
carga utilizando la ecuación (3) y luego sesuman todos los vectores E. Esto se conoce
como Principio de Superposición:
• El campo eléctrico en un punto P debido a un
grupo de cargas puntuales es la suma
vectorial de los vectores intensidad de campo
eléctrico individuales.

• En la siguiente figura se puede observar un dipolo
eléctrico. De acuerdo con el Principio de
Superposición, el campo eléctrico resultante en el
punto P es:
(4)
• E = Ei = E1 + E2

LÍNEAS DE FUERZA

• El campo eléctrico se puede visualizar a través de las

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•
•
•

líneas de fuerza. Estas se obtienen prolongando los
vectores intensidad de campo eléctrico. El concepto de
líneas de fuerza fue introducido por Michael Faraday.
Las líneas de fuerza poseen las siguientes propiedades:
1. El vector intensidad de campo eléctrico es
tangente a las líneas de fuerzaen cada punto.
2. El número de líneas por unidad de área a
través de una superficie es proporcional a la
magnitud del campo eléctrico. Donde las
líneas están apretadas, el campo es intenso;
donde las líneas se abren, el campo es débil.

PROBLEMA 1

• Dos pequeñas esferas cargadas, cada una con una

•
•
•

masa de 30 g, están suspendidas en equilibrio tal
como se muestra en la figura de lasiguiente
diapositiva. Si la longitud de cada hilo es de 15 cm y
el ángulo entre la cuerda y la vertical es  = 5º.
Determine:
A)La fuerza eléctrica que se ejercen mutuamente
las dos esferas
B) La carga en cada una de las esferas.

PROBLEMA 2

• Tres cargas puntuales q1 = q2 = q3 = 3,0  C,
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•
•
•
•
•

están ubicadas en los vértices de un triángulo
equilátero cuyo lado es L = 30 cm.
A) Cuál esel módulo y la dirección del vector
intensidad de campo eléctrico en el centro
del triángulo equilátero?
B) Qué fuerza experimentaría una carga
q = 2,0  C que fuese colocada en el centro
del triángulo?

PROBLEMA 3

• Tres cargas puntuales idénticas (q = -5,0
 C) se localizan a lo largo de un círculo
cuyo radio es r = 2,0 m, a ángulos de 30º,
150º y270º, tal como se muestra en la
figura.
• Cuál...