Fisica

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
v.1.4
Notas de clase del Prof. Dr. R.Tinivella. Se ponen a disposición de los alumnos como una guía de
estudio pero no reemplazan el uso de un libro de texto. Se agradecerá al lector que detecte errores o
desee hacer sugerencias comunicarlo a rtinivella@frro.utn.edu.ar.

Electrostática
La electrostática estudia las interacciones entre cargas eléctricas en reposoen un sistema inercial,
nombre que reciben aquellos sistemas de referencia en que se cumplen las Leyes de Newton, en
particular el Principio de Acción y Reacción de la Mecánica, lo que asegura que no es un sistema
acelerado. Recuérdese que todo sistema que se mueve con velocidad constante respecto de un
sistema inercial, es a su vez inercial.

Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb establece quedos cargas eléctricas aisladas interactúan a lo largo del segmento
de recta que las une con una fuerza proporcional al producto de las cargas, con su signo - de modo
que esta fuerza resulta atractiva entre cargas de signo opuesto y repulsiva entre cargas de igual
signo - e inversamente proporcional a la distancia que las separa. Esto puede expresarse
simbólicamente de la siguiente manera:r
q .q2 r r
F2,1 = k . r 1 r 3 .(r2 − r1 )
r2 − r1

(E.1)

La unidad de carga eléctrica es el Coulombio, C ( o Coulomb) en el Sistema Internacional de
Unidades, incorporado al Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA). k es una constante muy
aproximadamente igual 9x109 N m2/C2 en este sistema.
z
q1

r2-r1

q2

r1

F12

r2
y
x

Fig. 1

La ecuación (E.1) merece unalectura cuidadosa: q1 y q2 son las cargas eléctricas ubicadas por sus
rr
vectores posición r1 y r2 respectivamente; el vector ( r1 − r2 ) tiene la dirección desde q2 hacia q1 y
su módulo es igual a la distancia entre las mismas. Esta ecuación nos da en forma completa cuál es
la fuerza que la carga q1 ejerce sobre la carga q2 ; préstese atención a que el vector diferencia entre
1

los vectoresposición de ambas cargas dividido por su módulo nos da el versor (vector de módulo
unidad) en la dirección de la fuerza actuante, cuyo valor resulta entonces inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia entre cargas. El intercambio en la ecuación (E.1) de los índices 1 y 2
nos dará la fuerza ejercida por la carga q2 sobre la carga q1 . En electrostática se cumple el principio
deacción y reacción.
El Coulomb o Coulombio resulta ser una unidad de carga muy grande y normalmente deben
utilizarse submúltiplos de la misma. Se invita al lector a verificar este punto calculando la fuerza
entre dos cargas de un Coulombio a un metro de distancia una de la otra.
En electrostática, el capítulo de la Física en que nos estamos introduciendo vale el Principio de
Superposición, lo queimplica que si existe una configuración integrada por múltiples cargas
eléctricas la fuerza electrostática sobre una de ellas será la suma (vectorial !!!!!!!) de las fuerzas
ejercidas por cada una de las otras, o sea

r
q .qi
rr
rr
q
F j = k .Σi ≠ j r j r 3 .(rj − ri ) = k .q j .Σi ≠ j r i r 3 .(rj − ri )
r j − ri
r j − ri

(E.2)

Por razones teóricas y de adecuación al sistema deunidades se define una nueva constante a través
de la ecuación

k=

1
4πε 0

ε0 se llama permitividad eléctrica del vacío y vale 8,85 x 10-12 C2/N.m2.
Campo eléctrico
De lo visto hasta aquí, surge que para conocer la fuerza electrostática sobre una carga es necesario
conocer el valor y posición de todas las demás cargas del universo, del mismo modo que para
conocer la fuerzagravitatoria sobre un cuerpo masivo sería necesario conocer el valor y posición de
todas las masas existentes. De la misma manera que en gravitación, se recurre a la descripción de la
realidad física a través del concepto de campo.
Desde el punto de vista físico reemplazamos todas las cargas, excepto las de nuestro interés directo,
por el efecto que ellas causan en el espacio. Como la interacción...