(kilogramos)
(Coulomb)
ubicación
(orbitando
alrededeor del núcleo)
Objetivo: Comprender cómo se electrizan los cuerpos y la interacción entre objetos con carga eléctrica.
Carga eléctrica:
Es una propiedad de la materia que indica el defecto o exceso de electrones que posee un cuerpo. La carga de un cuerpo puede expresarse como un múltiplo de la carga de un electrón.
| Partícula | Imagen | masa (kilogramos) |
Carga (Coulomb) |
Zona ubicación |
|
|---|---|---|---|---|---|
| protón | |
1.673×10-27 | +e=+1.602×10-19 | núcleo | |
| neutrón | |
9.109×10-31 | -e = -1.602×10-19 | núcleo | |
| electrón | |
1.675×10-27 | 0 | envoltura (orbitando alrededeor del núcleo) |
En el Sistema Internacional, la unidad de la carga eléctrica es el coulomb (C).
Cuando un cuerpo tiene exceso de electrones se dice que está cargado negativamente y cuando existe falta de electrones se dice el cuerpo está cargado positivamente.
Interacción entre cargas eléctricas
Métodos de electrización
Cargar o electrizar un cuerpo consiste en conseguir que el número de electrones de algunos de sus
átomos no sea igual al número de protones. Existen tres métodos fundamentales para cargar un cuerpo:
por contacto, por inducción y por frotamiento.
ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO:
Al frotar un cuerpo fuertemente con un paño, este se carga positiva o negativamente dependiendo de su tendencia a perder o ganar electrones respectivamente. Por ejemplo al frotar una barra de vidrio, ésta se cargará positivamente.
ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO:
En la electrización por contacto, el que tiene exceso de electrones (carga –) traspasa carga negativa al otro, o el que tiene carencia de ellos (carga +) atrae electrones del otro cuerpo. Ambos quedan con igual tipo de carga.
ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN:
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos
un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del
primero y el cuerpo neutro.
ELECTROSCOPIOS
Péndulo eléctrico
|
Electroscopio de laminillas |
|---|
Dispositivo eléctrico que sólo permite identificar si un objeto posee o no una carga neta distinta de cero, pero no permite conocer el signo de la carga.
1era. Ley: "Dos cargas eléctricas de igual signo se rechazan y de signos contrarios se atraen"
2da. Ley: "La fuerza con que se atraen o repelen dos cargas eléctricas es directamente proporcional al valor de sus cargas, pero inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separación"
F: Fuerza de atracción o repulsión; se expresa en newton (N)
q1 y q2: Cargas eléctricas; se expresan en coulomb (C)
r: distancia de separación; se expresa en metros (m) (no confundir con radio)
k: Constante eléctrica = 9×109 N·m2/C2
ACTIVIDADES.
1.-Calcular la magnitud de la fuerza de atracción entre dos cargas eléctricas puntuales de +2µC y 3 µC separadas por una distancia de 3 m.
2.-Se tiene dos cargas puntuales de 16 µC y 40 µC, separados por una distancia de 10 cm, ¿con qué fuerza se rechazarán?
Objetivo: Comprender el concepto de campo eléctrico y aplicarlo en la resolución de problemas; y relacionarlo con la fuerza eléctrica.
Desarrollado por el Inglés Michael Faraday (1791-1867), vence la dificultad del concepto de fuerza a distancia.
El propio Newton se sintió incómodo cuando la postuló en su ley de gravitación universal.
Definición: El Campo eléctrico es una propiedad del espacio adquirida por la presencia de una carga eléctrica.
Una definición posible en términos operacionales es:
El campo eléctrico E en un punto del espacio que corresponde al vector de posición r, es la fuerza que experimentaría una carga unitaria positiva si estuviera localizada en ese punto (si su localización no alterara la distribución de cualquiera de las demás cargas en el espacio).
En otras palabras, el campo eléctrico indica que fuerza experimenta una carga en una posición determinada del espacio.
Si aplicamos la Ley de Coulomb, el campo eléctrico nos queda:
F: Fuerza eléctrica, se expresa en newton (N)
Q: Carga eléctrica, se expresa en coulomb (C) :
E: Intensidad del campo eléctrico. (N/C)
Al graficar el campo eléctrico en torno a un carga, nos queda:
Las siguientes reglas son útiles para dibujar un modelo de campo:
1.
Toda línea debe originarse en una carga positiva y terminar en una carga negativa. Por tanto en una región sin cargas, las líneas deben ser continuas.
2. Inmediatamente a una carga puntual, las líneas de fuerza deben dirigirse radialmente.
3. Las líneas de fuerza no se intersectan en una región sin cargas.
Cargando dos placas paralelas con cargas de igual magnitud pero signos opuestos se tiene un campo eléctrico paralelo si la separación entre las placas es pequeña comparada con las dimensiones de las mismas.
En la región central el campo eléctrico es constante en todos los puntos.
Una partícula con carga positiva se moverá a favor del campo.
Una partícula con carga negativa se moverá en contra del campo.
ACTIVIDADES.
1.-Hallar la intensidad de campo eléctrico en un punto situado a 6 m de una carga de +4×10-8 C
2.-La intensidad de campo eléctrico en un punto situado a 2 m de carga "Q" es de 45 N/C. Hallar la intensidad de campo eléctrico a 3 m de la carga "Q"
3.-En el siguiente sistema "E1" y "E2" son las intensidades de campo eléctrico en los puntos "1"y "2". Hallar la relación: E1/E2.
