fisica electromaganetismo

PartE

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Electricidad
y magnetismo

CONTENIDO
CAPÍTULO 22

Fuerza eléctrica y carga eléctrica

CAPÍTULO 23

El campo eléctrico

CAPÍTULO 24

La ley de Gauss

CAPÍTULO 25

Potencial electrostático y energía

CAPÍTULO 26

Capacitores y dieléctricos

CAPÍTULO 27

Corrientes eléctricas y la ley de Ohm

CAPÍTULO 28

Circuitos de corriente directa

CAPÍTULO29

Fuerza y campo magnético

CAPÍTULO 30

Cargas y corrientes en campos magnéticos

CAPÍTULO 31

Inducción electromagnética

CAPÍTULO 32

Circuitos de corriente alterna

Un microchip contiene circuitos
diseñados con precisión,
empacados en un espacio muy
pequeño. Este microalambre
de oro es una de varias
conexiones al microchip, y
lleva a terminales más grandes
que seusan para insertar el
microchip en una tarjeta de
circuito, como las que se
encuentran en el interior de
una computadora.

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CAPÍTULO

22

Fuerza eléctrica
y carga eléctrica

CONCEPTOS EN CONTEXTO
22.1 La fuerza electrostática
22.2 Ley de Coulomb
22.3 La superposición de fuerzas
eléctricas
22.4 Cuantización y conservación
de la carga22.5 Conductores y aislantes;
carga por fricción o por
inducción

Las fotocopiadoras y las impresoras láser usan modernas partículas de tóner
en tonos magenta, cian, amarillo y negro, hechas en forma esférica, con un
recubrimiento de polímero. Una fuerza eléctrica de atracción las mantiene
sujetas a la placa detrás de ellas; también las partículas ejercen fuerzas
eléctricas de repulsiónentre sí.
Con las propiedades de la fuerza eléctrica y la carga eléctrica que se presentan en este capítulo, será posible contestar preguntas como:

Conceptos
en
contexto

? ¿Cuál es la fuerza que ejerce una partícula de tóner sobre otra?
(Ejemplo 4, página 701)

? ¿Cuál es la fuerza total sobre una partícula rodeada por varias otras
partículas? (Ejemplo 7, página 704)

? ¿Cómo setransfieren las partículas de tóner para formar una imagen?
(La física en la práctica. Xerografía, página 709)

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22.1   La fuerza electrostática

L

a sociedad humana depende de la electricidad. Con una falla de la energía eléctrica se
demuestra esa dependencia: se paran los trenes subterráneos, las luces de los semáforos, elalumbrado de las calles y las luces de los hogares; los refrigeradores dejan de
funcionar; no se puede cocinar; la casa no puede calentarse; no funcionan radios, televisores ni computadoras. Pero la dependencia de la electricidad es más profunda que lo
que sugiere la dependencia de maquinaria y utensilios eléctricos. La electricidad es un
ingrediente esencial de todos los átomos en el organismohumano y en el medio ambiente. Las fuerzas que mantienen unidas las partes de un átomo son fuerzas eléctricas.
Además, también son eléctricas las fuerzas que unen los átomos para conformar una
molécula, y unen a gran escala las moléculas, elementos constructivos que forman estructuras macroscópicas como rocas, árboles, el cuerpo humano, rascacielos y los grandes
buques-tanque. Todas las fuerzasmecánicas “de contacto” de la cotidianidad, como el
empuje de una mano contra una puerta, la tensión de un cable de elevador, la presión del
agua contra el casco de un barco, no son más que fuerzas eléctricas combinadas sobre
muchos átomos. Entonces, el entorno inmediato está dominado por fuerzas eléctricas.
En los capítulos que siguen se estudiarán las fuerzas eléctricas y sus efectos. Paracomenzar (capítulos 22 a 28) se supondrá que las partículas que ejercen esas fuerzas
están en reposo, o que sólo se mueven muy despacio. Las fuerzas eléctricas que se ejercen bajo estas condiciones se llaman fuerzas electrostáticas. Después (capítulos 29 a
31) se examinarán las fuerzas eléctricas cuando las partículas se mueven con velocidad
uniforme o casi uniforme. Bajo estas condiciones, se...