NOTAS 1 carga ele ctrica fuerza ele ctrica y campo ele ctrico 2

NOTAS 1 (carga eléctrica, fuerza eléctrica y campo eléctrico)
Odón Sánchez (enero-mayo 2014)

CARGA ELÉCTRICA
1. La carga eléctrica es una propiedad de la materia ordinaria (otra propiedad es la masa).
2. La carga eléctrica se mide en coulombs (en el Sistema Internacional, SI).
3. Benjamín Franklin descubrió que existen dos tipos de carga eléctrica y él las llamó arbitrariamente positiva (+) ynegativa (–).
4. La carga eléctrica está cuantizada (no se puede dividir indefinidamente).
5. La carga fundamental (más pequeña) es de coulombs, este descubrimiento lo hizo Millikan en 1912 y le valió el Premio Nobel de Física en 1923.
6. La carga del electrón es coulombs.
7. La carga del protón es coulombs.
8. La carga eléctrica se conserva (en el universo existen igual número de cargaspositivas y negativas).

FUERZA ELÉCTRICA
1. La fuerza eléctrica es una de las CUATRO fuerzas fundamentales que existen en el universo, las otras son: fuerza gravitacional, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil.
2. Muchas fuerzas cotidianas son eléctricas, ejemplos son: las fuerzas de fricción, las fuerzas de tensión, las fuerzas de compresión, las fuerzas que unen los átomos para formarmoléculas, etc.
3. La fuerza eléctrica (al igual que cualesquier fuerza) se mide en newtons (en el SI).
4. La fuerza eléctrica (al igual que cualesquier fuerza) es un vector.
5. La fuerza eléctrica entre dos cargas positivas es de repulsión.
6. La fuerza eléctrica entre dos cargas negativas es de repulsión.
7. La fuerza eléctrica entre una carga positiva y una negativa es de atracción.
8. La magnitud de lafuerza eléctrica entre dos cargas puntuales ‘Q1’ y ‘Q2’ que se encuentran separadas una distancia ‘r’ está dada por la ecuación (conocida como Ley de Coulomb);

9. El valor de la constante en el SI tiene el valor aproximado de .
10. Imagine (como decía el finado John Lenon) el caso en el que se tienen dos cargas puntuales: Q1 y Q2, considere el caso en el que Q1 >> Q2. Observe que la fuerzaentre estas dos cargas es de repulsión; pero más importante aún, observe que la fuerza eléctrica que experimenta Q1 es igual en magnitud a la fuerza eléctrica que experimenta Q2 (como diría Issac Newton; a final de cuentas acción-reacción. Esto último es un concepto romántico en el que cada fuerza en este universo tiene su pareja).
11. Imagine ahora dos cargas puntuales (una positiva y unanegativa), observe (por ejemplo) que si la distancia entre las dos cargas puntuales ‘r’ disminuye a la mitad, la fuerza de atracción entre las dos cargas aumenta cuatro veces. Esto último por el efecto del inverso del cuadrado de la distancia en la fórmula anterior. Este hecho tiene consecuencias fantásticas en este fantástico universo.

CAMPO ELÉCTRICO
A. Imagine una partícula con carga ‘Q’ (mucho muygrande) y masa ‘M’ (mucho muy grande) localizada en el origen de un sistema coordenado cartesiano tridimensional. Imagine ahora una partícula con carga ‘qo’ (mucho muy pequeña) y masa ‘mo’ (mucho muy pequeña) localizada en el punto ‘P’ (diferente del origen).
B. Sea un vector posición que va desde el origen hasta el punto ‘P’.
C. La partícula muy pequeña experimenta una fuerza eléctrica dada porla ecuación:

D. Por supuesto la partícula mucho muy grande también experimenta una fuerza de repulsión de igual magnitud (acción-reacción), pero físicamente lo que observamos es que esta fuerza casi no le afecta debido a la gran masa que tiene la partícula (digamos que no le hace ni cosquillas).
E. Por otro lado la masa de la partícula localizada en ‘P’ es mucho muy pequeña, por lo que podemosobservar (físicamente) que esta última partícula se aleja del origen.
F. Michael Faraday propuso un modelo para explicar este fenómeno físico observado (la partícula pequeña alejándose de la partícula grande). Él sugirió que la partícula grande ‘produce’ un número infinito de vectores (flechas) en su entorno, a este conjunto infinito de vectores le llamó campo eléctrico (matemáticamente hablando...