Tareas

I.- INTRODUCCIÓN. Carga eléctrica
Resumen
La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas de las partículas que componen la
materia (electrones, protones, positrones, piones, etc).
Estas cargas son responsables de las fuerzas que se manifiestan a escalas atómico – moleculares
o mayores.
Existen dos tipos que comúnmente se denominan positivas (+) y negativas (-). Cargas de igualsigno se repelen y cargas de signo contrario se atraen.
La carga eléctrica se conserva, la cantidad de carga total del universo jamás cambia ya que la
carga puede crearse y destruirse sólo con la creación o destrucción de una cantidad de carga
igual de signo opuesto.
La carga eléctrica está cuantificada, la carga eléctrica se presenta siempre como algún
múltiplo entero de la unidad fundamentalde carga, que es la carga del electrón e = 1,6 10-19. No
hay unidad de carga libre detectada más pequeña que e. Actualmente se sabe de la existencia de
partículas llamadas quarks que tienen carga e/3 y 2e/3, nunca se ha detectado un quark libre.
La mayoría de los materiales, según sea la movilidad de la carga eléctrica localizada, suelen
clasificarse en conductores y aisladores. Si se agregauna carga a un aislante ideal, estas
permanecen exactamente donde se las colocó inicialmente ya que no pueden moverse a través
del aislador o a lo largo de su superficie. Si las cargas se agregan a un conductor, ellas están
libres de moverse. Los semiconductores, que no se estudiarán en este curso, constituyen una
tercera clase de materiales, y sus propiedades eléctricas se encuentran entrelas
correspondientes a los aislantes y los conductores
El factor fundamental del comportamiento de un conductor en equilibrio electrostático es que
su interior permanece eléctricamente neutro, independientemente de si está cargado positiva o
negativamente o sin carga. El exceso de carga se distribuye sobre la superficie del conductor.
La distribución de carga será uniforme sólo si la superficiees regular.
Un conductor se puede cargar por conducción y por inducción.
Un no conductor (aislante) se puede cargar por frotamiento. Un aislante se puede polarizar.

I-1.- Interacción eléctrica. Ley de Coulomb.
Resumen.
Las fuerzas eléctricas (de atracción o de repulsión) son varios órdenes de magnitud mayor que
las fuerzas gravitatorias (siempre de atracción) razón por la cual, lasfuerzas gravitatorias se
ponen de manifiesto sólo cuando los dos tipos de cargas están neutralizadas en un campo
macroscópico.
Las fuerzas eléctricas entre cargas puntuales estáticas obedecen la ley de Coulomb :
→

F =k

q. q'
r2

∨

r

Siendo, en el sistema internacional (MKS), k = 1/4 π ε0 = 9 109 Nm2/C2 = 10-7 c2
donde c =3 108 m/s es la velocidad de la luz y ε0 = 8,85 10-12 C/ Nm2es la permitividad del
vacío.
• q2
F21
Ejemplo:
q1 positiva en (x1,y1,z1) y q2 negativa en (x2,y2,z2)
r12 =(x2-x1) i + (y2-y1) j + (z2-z1) k

r12
• q1

F12
X

z

r12 =

r 12
r 12

=

( x 2 − x 1 ) i + ( y 2 − y 1 ) j + ( z 2 − z1 ) k





2

2






x 2 − x 1  +  y 2 − y 1  +  z 2 − z1 






qq
F 12 = − F 21 = k 12 2 r12
r122




son fuerzas de atracción por ser las cargas de distinto signo.

La fuerza eléctrica que actúa sobre una carga en movimiento, se puede calcular mediante la ley
de Coulomb, siempre que la otra carga puntual esté en reposo.
Principio de Superposición: Si se tiene un conjunto de N cargas puntuales, la fuerza
resultante sobre la carga i-ésima es la resultante de las N-1 fuerzas queactúan sobre esa
partícula

F i = ∑ F ij
i≠ j

El Principio de Superposición es también aplicable a cargas no puntuales, cuando:
a) la interacción entre ellas es despreciable, es decir que son independientes entre sí.
b) existe interacción entre las cargas y éstas han alcanzado el equilibrio electroestático, es
decir cuando ha finalizado la redistribución de carga en cada una de ellas....