CAMPO ELECTROSTÁTICO

1. Física 5º D I.D.B. CAMPO ELECTROSTÁTICO

2. 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  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

3. Ley de CoulombMediante 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.

4. NOTAS IMPORTANTES Cargas puntuales: cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa. En el SI q se mide el culombios (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 . Obsérvese que la ley de Coulomb tiene la misma forma funcional que la Ley de Gravitación Universal

5. Carácter vectorial de la fuerza Dirección: recta que une las cargas Sentido: depende del signo de las cargas

6. Ley de la gravitación universal de Newton m2 m1 • • r Ley de Coulomb - + r LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON  Todos los cuerpos se atraen con una fuerza proporcional a su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos Fuerza gravitatoria entre dos masas  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 Fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales

7.  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 Valores de K (N m2 C2) Vacío 9.109 1,29.109 Vidrio Glicerina 1,61.108 Agua 1,11.108 VALOR DE LA CONSTANTE DE COULOMB  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 Para el vacío Ke es:  Algunos valores de Ke son:

8. SEMEJANZAS D I F E R E N C I A S Semejanzas y diferencias entre las leyes de Newton y Coulomb  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  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)  En ambas leyes, las fuerzas son in-versamente proporcionales al cua-drado de la distancia  La constante G no depende del medio; el valor de la constante K depende del medio en el que estén las cargas  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  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

9.  Se define en cada punto del espacio un vector , denominado intensidad de campo eléctrico, mediante la relación: La intensidad del campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza sobre la unidad de carga eléctrica POSITIVA situada en ese punto 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  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

10. P + q’ r + q  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:  Por tanto, la intensidad del campo eléctrico será: 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

11. 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: El campo creado por una carga positiva sale positivo El campo creado por una carga negativa sale negativo

12. 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

13. _ +  Un campo eléctrico en el que el vector intensidad de campo es igual en todos los puntos se denomina campo eléctrico uniforme CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME  Por ejemplo el campo eléctrico en el interior de un condensador plano es un campo eléctrico uniforme

14. 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. z  Intensidad del campo: - + q’ = +2 C q = +12 C 2 dm  Fuerza sobre una carga de 2 C: F= ¿Qué fuerza actuaría sobre una carga de 2 µC situada en el punto P? P q’ E = 2.106 . 2,7.10 6 = 5,4 N

15. q2 q1 P qi q3 PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN S I S T E M A D I S C R E T O Cuando varias cargas están presentes, el campo eléctrico resultante es la suma vectorial de los campos eléctricos producidos por cada una de las cargas.