Ley de Coulomb y Campo Eléctrico

Br. Arles Alejandro Panza Ramos

C. I. N° 18.125.318

Asignatura: Física II

San Felipe, Junio de 2014

Carga Eléctrica La carga eléctrica es una magnitud física propia de los fenómenos eléctricos, la cual puede evidenciarse en cualquier objeto capaz de producir electricidad estática al ser frotado sobre otra superficie, como por ejemplo 1 globo inflado sobre el cabello, al hacerse esto, el globo se carga eléctricamente.

Carga Eléctrica Presenta 3 propiedades particulares, las cuales son:

• Conservación de la carga: esto ocurre siempre y cuando el sistema se mantenga aislado de una fuente que permita el flujo de energía eléctrica.

• Tipo de carga: positiva o negativa. Puede presentarse atracción o repulsión: signos iguales se repelen, signos diferentes se atraen.

• Cuantización de la carga: esta se cuantifica en proporción al valor elemental del electrón de un átomo.

Fuerza Eléctrica Es la fuerza electrostática que se produce cuando un cuerpo u objeto se carga, y la manera más sencilla de detectarla es viendo los efectos que la misma causa sobre objetos livianos como polvo o pedacitos de papel.

El módulo de esta fuerza va a depender grandemente del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que la acción o reacción de la misma, va a depender del signo de las cargas.

Aplicaciones de la Carga y Fuerza eléctrica

Tienen las siguientes aplicaciones en la vida diaria:

• Al frotar un globo sobre el cabello y acercarlo a unos pedacitos de papel.

• Al momento de caer un rayo sobre la superficie terrestre, en donde tanto el rayo como el suelo tienen cargas diferentes.

• Al frotar una cuchara de plástico sobre la ropa, es posible desviar el chorro de agua que sale de una llave.

Aplicaciones de la Carga y Fuerza eléctrica

• Los lentes de contacto son un buen ejemplo de fuerza eléctrica atractiva, al entrar en contacto con las lágrimas humanas, permitiendo que el ojo humano no los rechace como un agente extraño.

• Algunos tipos de maquillaje contienen sustancias que permiten la atracción a la piel, de modo que la pigmentación permanezca en su lugar por más tiempo, luego de ser aplicado.

• Las fotocopiadoras también son muestra de fuerzas eléctricas, cuando las regiones del tambor se cargan positivamente, y son atraídas por la carga negativa del tóner, permitiendo así plasmar en el papel el polvillo negro necesario para retratar una copia del dibujo original.

Campo Eléctrico

Es una región o área del espacio, la cual es alterada en sus propiedades ante la presencia de una carga eléctrica. Cuando en este campo se introduce otra carga eléctrica, se produce una fuerza, la cual puede ser de atracción o repulsión.

Campo Eléctrico El campo eléctrico, se puede evidenciar en varios ejemplos prácticos de la vida diaria, tales como:

• Las bocinas de los autos, las cornetas en este caso, se evidencia el campo eléctrico, ya que este último es el responsable de la resonancia y del sonido.

• El sistema eléctrico de seguridad en una casa, el cual también genera un campo eléctrico, y si se trata de tocar, este va a causar una descarga eléctrica.

• Los generadores de las represas hidroeléctricas producen un campo eléctrico al hacer transitar el agua por un generador giratorio, ambos con signos de cargas distintos.

• Los camiones que transportan combustible, en algunos casos, necesitan llevar arrastrando una cadena, debido a que la fricción del metal con el aire lo electriza, por lo que necesita que esa carga se disipe o sea descargada a tierra.

Solución:

F = k . q¹ . q² / r²

F = 9x10 N*m²/C² * (8x10¯ C) * (10x10¯ C) /(0.10m)²

F = 9x10 N/C * 8x10¯ /0.01 F = 9x10 N/C * 8x10¯

F = 720 N/C

Magnitud de F: 720 N/C

Dirección de F: Colineal a la recta que une a las cargas.

Sentido de F: atracción entre las cargas.

Ejercicios

9 6 6

9 11 9

9

9

Solución:

q = 1x10¯ C

a = 0.05 m

F = k . q¹ . q² / r²

F13 = F31 = 9x10 N*m²/C² * (1x10¯ C) * 2(1x10¯ C) /(0.05m)²

F13 = F31 = 720 N/C Las fuerzas se repelen

F34 = F43 = 9x10 N*m²/C² * (1x10¯ C) * (1x10¯ C) /(0.05m)²

F34 = F43 = 3.6x10¯² N/C Las fuerzas se atraen

Ejercicios

7

9 7

7 9

7

7

E1 E2

Solución:

q1 = 7µC = 7x10¯ C 0.3 m 0.4 m 0.3 m 0.4 m

q2 = -5µC = -5x10¯ C Ep

F = k . Q / r²

Ep = E1 + E2

E1 = 9x10 N*m²/C² * (7x10¯ C)/(0.3m)² E1 = 700.000 N/C

E2 = 9x10 N*m²/C² * (5x10¯ C)/(0.4m)² E2 = 281.250 N/C

Ep = 700.000 N/C + 281.250 N/C Ep = 981.250 N/C

Ejercicios

6

9

6

6

9

6

Expresión Vectorial

MUCHAS GRACIAS.