campo electrostÁtico
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Física 5º D I.D.B. CAMPO ELECTROSTÁTICO. Hay dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. Cargas eléctricas del mismo tipo se repelen, y cargas eléctricas de distinto tipo se atraen. FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓN. CARGA ELÉCTRICA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
CAMPO ELÉCTRICO
Física 5º D I.D.B.
FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓN. CARGA ELÉCTRICA
Cuando un cuerpo adquiere por frotamiento la propiedad de atraer pequeños objetos, se dice que el cuerpo se ha electrizado
También pueden electrizarse por contacto con otros cuerpos electrizados; al tocar una varilla de ebonita no electrizada con una varilla de vidrio electrizada, la varilla de ebonita adquiere la propiedad de atraer pequeños objetos
Los experimentos ponen de manifiesto que las fuerzas entre cuerpos electrizados pueden ser de atracción o de repulsión
Hay dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. Cargas eléctricas del mismo tipo se repelen, y cargas eléctricas de distinto tipo se atraen
Ley de Coulomb
Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
2
21
rqqKeF
NOTAS IMPORTANTESCargas puntuales: cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa.
En el SI q se mide el coulombs (C). El valor de la constante de proporcionalidad ke es: 8,9875 x 109 Nm2/C2
En este curso, es suficiente Ke = 9x109 Nm2/C2
Carácter vectorial de la fuerza
Dirección: recta que une las cargas
Sentido: depende del signo de las cargas
LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON
F
F
F
F
r
ru
m1
•
m2
•
Fuerza gravitatoria entre dos masas
Todos los cuerpos se atraen con una fuerza proporcional a su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos
Ley de la gravitación universal de Newton
r221 u
rmmG=F
La fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales q1 y q2 es directamente proporcional al producto de ellas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa
Ley de Coulomb
r221 u
rqqKe=F
r
ru
-+
Fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales
VALOR DE LA CONSTANTE DE COULOMB
En la fórmula de la ley de Coulomb, Ke es una constante cuyo valor depende del medio en el que se encuentran las cargas y es el vector unitario ru
r221 u
rqqKe=F
La ley de Coulomb sólo es válida para cargas puntuales o puntiformes, es decir, para aquellas cuyo tamaño es mucho menor que la distancia que las separa
2299 C/mN 10=Ke
Algunos valores de Ke son:
Valores de K (N m2 C2)
Vacío 9.10 9
Vidrio 1,29.10 9
Glicerina 1,61.10 8
Agua 1,11.10 8
Para el vacío Ke es:
Semejanzas y diferencias entre las leyes de Newton y Coulomb
SEMEJANZAS D I F E R E N C I A S
La fuerza gravitatoria está asociada a la masa; la fuerza eléctrica a la carga
Su expresión matemática es la misma
Describen fuerzas que son proporcionales a la magnitud física que interacciona: las masas en las fuerzas gravitatorias, las cargas en las eléctricas
En ambas leyes, las fuerzas son in-versamente proporcionales al cua-drado de la distancia
Tanto las fuerzas gravitatorias como las eléctricas son fuerzas centrales, es decir, actúan en la dirección de la recta que une las masas o las cargas, respectiva-mente y ambas son conservativas
La fuerza gravitatoria es de atracción (solo hay un tipo de masa); la fuerza eléctrica puede ser de atracción o de repulsión (hay dos tipos de cargas)
La constante G no depende del medio; el valor de la constante K depende del medio en el que estén las cargas
El valor de G es muy pequeño frente a K: la interacción gravitatoria es mucho más débil que la eléctrica y la constante eléctrica depende del medio mientras que la gravitatoria no
CAMPO ELÉCTRICO. INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO Una carga eléctrica perturba el espacio donde está situada, creando un campo eléctrico a
su alrededor
Para estudiar este campo, puede colocarse en él una carga eléctrica de prueba (q´) y observar como aparece sobre ella una fuerza de interacción expresada por la ley de Coulomb
Se define en cada punto del espacio un vector , denominado intensidad de campo eléctrico, mediante la relación:
E
'qFE
La unidad de intensidad del campo eléctrico es N C 1. Si la carga q’ fuera +1 C, resultaría que la fuerza sobre ella sería igual al campo
La intensidad del campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza sobre la unidad de carga eléctrica POSITIVA situada en ese punto
Por tanto, la intensidad del campo eléctrico será:
r+q
ru
E
Sea un campo eléctrico creado por una carga puntual q carga fuente
Si en un punto P a una distancia r de la carga q, situamos una carga testigo q’, y el campo ejerce sobre ella una fuerza F, la intensidad del campo eléctrico será:
r2 urq'qKe
q'1±=
q'F=E
r2 urqKe±=E
En el campo gravitatorio la intensidad coincide con la gravedad mientras que en el electrostático es una magnitud obtenida al dividir la fuerza por la carga que se introduce para medir el campo
+Pq’
+ -
El campo eléctrico se representa mediante líneas de fuerza que indican como se movería una carga positiva introducida en el campo
Con este convenio el campo creado por una carga positiva será siempre repulsivo y el creado por una carga negativa siempre atractivo
Esto influye en los signos tanto de la fuerza como de la intensidad de campo:
rF ur
qqK+=
2
21
rF urqqK= 2
21
El campo creado por una carga positiva sale positivo
El campo creado por una carga negativa sale negativo
rE urqK+=
2
rE urqK=
2
Líneas de fuerza: trayectoria que seguiría una carga positiva introducida en el campo
Líneas de fuerza del campo eléctrico creado por dos cargas de distinto signo
CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME
+ _
E
Por ejemplo el campo eléctrico en el interior de un condensador plano es un campo eléctrico uniforme
Un campo eléctrico en el que el vector intensidad de campo es igual en todos los puntos se denomina campo eléctrico uniforme
E
P
z Calcula la intensidad del campo eléctrico creado por una carga de 12 C en un
punto P situado a 2 dm (0,2 m) de la carga en el vacío.
+
q = +12 C
-q’ = - 2 C
E
F
2 dm
Intensidad del campo:
E
C/N10.7,210.2
10.1210.9rqK 6
1
69
22
Fuerza sobre una carga de 2 C:
F= q’ E = 2.10 6 . 2,7.10 6 = 5,4 N
¿Qué fuerza actuaría sobre una carga de -2 µC situada en el punto P?
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN
q1 Pq2
q3
qi
iru
iE
S I S T E M A D I S C R E T O
iEE...EEE n21
n
i 1r i2
i
i ur
qKE
Cuando varias cargas están presentes, el campo eléctrico resultante es la suma vectorial de los campos eléctricos producidos por cada una de las cargas.