electrostatica y termodinamica

TEMA 1



La ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.
La Ley de Coulomb dice que la fuerza que se ejercen dos partículas cargadas está dada por

Donde Q1 y Q2 son las cargas de las partículas, en coulombs, d es la separación entre ellas, en metros, F la fuerza deatracción o de repulsión, en newtons, y k es una constante de proporcionalidad que vale 8,98755x109 N.m2/C2.
 El valor que toma la constante K de la ley de Coulomb es (c2/107). Ns2/C2, donde c es la velocidad de la luz en el vacío, 299.792.500 m/s. Si aproximamos el valor de c a 3x108 m/s, resulta k=9x109 Nm2/C2.





1. CONCEPTO DE CAMPO ELÉCTRICO

Toda carga eléctrica altera laspropiedades del espacio que la rodea, el mismo que adquiere una “sensibilidad eléctrica” que se pone de manifiesto cuando otra carga ingresa a esta región. Así, llamamos campo eléctrico a aquella región de espacio que rodea a toda carga eléctrica, y es a través de ella que se llevan a cabo las interacciones eléctricas.

2. INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO ()

Se define “la intensidad del campo en unpunto de él como la fuerza que recibiría la unidad de carga puntual y positiva colocada en dicho punto”. Por ejemplo, si en la figura la intensidad del campo creado por la carga puntual “Q” en el punto “P” es 200N/C, ello significa que el campo ejerce una fuerza de 200N a toda carga de 1C colocada en dicho punto. La intensidad del campo creada por una carga puntual viene dada por la siguienterelación.












La unidad de “” en el S.I. es el:




3. FUERZA DEL CAMPO ()

Aprovechando el ejemplo del ítem anterior podemos establecer que: Una carga puntual “q” colocada en un punto del campo donde la intensidad es “” experimentará una fuerza “” que vendrá dada así:





4. PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE CAMPOS

De acuerdo con este principio se establece que:“La intensidad del campo eléctrico que producen varias cargas en un mismo punto viene dada por la suma vectorial de las intensidades de campo que cada una produce de manera independiente sobre dicho lugar”.
Ejemplo:













5. CAMPO CREADO POR UNA ESFERA CONDUCTORA CARGADA

Cuando cargamos una esfera metálica o un conductor en general, se verifica todo un movimiento electrónicointerno que dura un lapso muy corto, observándose que todas las cargas se ubican en la superficie externa del conductor, de manera que en su interior el campo es nulo, y éste existe solo desde la superficie externa hacia fuera. Tal es la característica del campo y de las cargas en un conductor eléctricamente en equilibrio. Para el caso de la esfera conductora, el campo externo se determina como sitoda la carga se ubicara en el centro de la esfera. Así pues:












6. LÍNEAS DE FUERZA

El concepto de línea de fuerza fue introducido por Michael Faraday el siglo pasado para representar gráficamente a un campo. Estas líneas se trazan de manera que en cada punto el vector “” sea tangente a ella. Las líneas de fuerza se dibujan saliendo de las cargas positivas y entrando alas cargas negativas. En cierto modo una línea de fuerza es la trayectoria que seguiría una carga puntual positiva dejada en libertad dentro del campo.

















7. CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME Y ESTACIONARIO

Son aquellos en los que la intensidad del campo “” es la misma en todos los puntos del espacio que ocupa, y que no cambia a través del tiempo. Se representa por líneasde fuerza paralelas, del mismo sentido, e igualmente distanciados entre sí.














Del ejemplo de la figura:


8. BLINDAJE ELECTROSTÁTICO

El hecho de que el campo sea nulo en el interior de un conductor en equilibrio eléctrico ha permitido investigar y experimentar otros casos como el de la figura, en donde una esfera metálica cargada, al tocar el interior de la...