Electrostatica

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

IES La Magdalena.
Avilés. Asturias

ELECTROSTÁTICA

Cualquier partícula material, además de tener masa (y ser sensible, por tanto, a la interacción gravitatoria)
contiene cargas eléctricas positivas y negativas (denominación atribuida a Benjamín Franklin) que como es
sabido son portadas por los protones y electrones.
La existencia de la carga eléctrica dalugar a una nueva interacción fundamental en la naturaleza ya que
existe una fuerza de atracción entre cargas de distinto signo, mientras que la interacción se vuelve repulsiva
si las cargas tienen signo idéntico.
La materia es eléctricamente neutra, de lo que podemos deducir alguna cosas:
• Debe de existir una carga eléctrica elemental (la carga eléctrica del electrón). En consecuencia,
lacarga eléctrica perdida o adquirida en los procesos de transferencia de carga debe ser siempre
un múltiplo entero de la carga eléctrica elemental. Se dice que la carga eléctrica está "cuantizada".
• El valor de la carga eléctrica elemental es 1,60. 10

-19

C.

• La neutralidad eléctrica de la materia se explica por la existencia de un número idéntico de cargas
positivas y negativas.
• Elmecanismo por el cual un cuerpo adquiere carga eléctrica (sea positiva o negativa) implica la
transferencia de electrones débilmente ligados al núcleo atómico (los que ocupan las capas más
externas). Si un cuerpo pierde electrones quedará cargado positivamente debido al exceso de
carga positiva y si los gana adquirirá la correspondiente carga negativa.
La interacción entre dos cargas(supuestas puntuales) viene descrita por la Ley de Coulomb (1785)
que establece que la fuerza con que dos cargas se atraen o se repelen es directamente
proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
que las separa.
Carga de lo cuerpos
en culombios (C)
Fuerza de atracción o
repulsión: apunta siempre
hacia el centro de los
cuerpos cargados.

r
F = Kq Q
r2

r
ur

Vector unitario.
Dirección: la de la recta que une
las cargas
Sentido: saliendo de la carga que
se considera que atrae o repele.

Distancia entre las cargas
en metros. Si son cargas
grandes, la distancia se
toma entre los centros.
El valor de K puede expresarse en función
de una nueva constante, característica de
cada medio, ε , llamada constante
dieléctricadel medio o permitividad:

1
K=
4πε

Constante de proporcionalidad. Su valor depende del
medio en el que se encuentren las cargas (vacío, aire,
agua... ). Para el vacío o el aire su valor es el mismo
Para el S.I:

K = 9 109

N m2
C2

(En física los medios aislantes reciben el
nombre de dieléctricos de ahí el nombre
de constante dieléctrica)

1

Física 2º Bachillerato. IES LaMagdalena. Avilés. Asturias

Electrostática

Para el S.I. y para el vacío o el aire la constante dieléctrica (ε0) vale:

ε0 =

1
C2
4π. 9.109 N.m2

Por tanto el valor de K para el vacío o el aire será :

K=

1
1

4π

4π 9.109

N.m2
C2

= 9. 109
N.m2
C2

En otras ocasiones se emplea la constante dieléctrica relativa (un número sin dimensiones) definida como
el cocienteentre la constante dieléctrica del medio considerado y la del vacío:

εr =

ε
; ε = εr ε0
ε0

La constante dieléctrica está relacionada con la capacidad del medio para transmitir la interacción
eléctrica.
En un medio con un constante dieléctrica alta (K, pequeña) la fuerza entre dos cargas será más pequeña
que en otro en el que la constante dieléctrica sea baja (K, grande). El primermedio es mejor aislante y, por
tanto, “transmite” peor la interacción entre cargas (recordar que en física los medios aislantes reciben el
nombre de dieléctricos)

+

r
ur

+

Fuerza ejercida sobre una carga
positiva. Si ambas cargas son
positivas (o negativas) la fuerza
r
tiene el mismo sentido que ur

r
F

Fuerza ejercida sobre una carga
positiva. Como ambas cargas
tienen...