Fuerza de atracción y repulsión La fuerza es una magnitud física física de carácter vectorial vectorial capaz capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modicar su velocidad o vencer su inercia inercia y y ponerlos en movimi movimient ento o si estaba estaban n inmóvi inmóviles les (efect (efecto o dinámi dinámico) co).. En este este sentid sentido o la fuerza puede denirse como toda acción o inuencia capaz de modicar el esta estado do de movi movimi mien ento to o de repos eposo o de un cuer cuerpo po (imp (impri rimi mi!n !ndo dole le una una aceleración "ue aceleración "ue modica el módulo módulo o o la dirección de su velocidad velocidad). ). La fuerza de atracción es la fuerza "ue una masa e#erce sobre otra, y afecta a todos los cuerpos. La gravedad es una fuerza muy d!bil y de un solo sentido, pero de alcance innito. En cambio la repulsión es una fuerza "ue repele dos cuerpos y evita "ue se #unten. En electricidad la atracción e$iste cuando las cargas el!ctricas tienen signos o polaridad contraria por e#emplo una carga negativa y otra positiva. La repulsión e$iste cuando las cargas tienen el mismo signo o polaridad, por e#emplo dos cargas negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se repelen y la atracción será con la misma fuerza y magnitud de la intensidad de su campo el!ctrico.
Carga eléctrica Es una propiedad física de algunas partículas en las cuales se maniestan fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La carga el!ctrica es una medida de la capacidad "ue posee una partícula para intercambiar fotones fotones.. La carga el!ctrica es una propiedad intrínseca de la materia materia "ue "ue se presenta en dos tipos carga positiva y carga negativa. %uando las cargas del mismo tipo se encuentran se repelen y cuando son diferentes se atraen. La carga carga el!ctr el!ctrica ica elemen elemental tal es la del electró electrón. n. El electr electrón ón es la partíc partícula ula elemental "ue lleva la menor carga el!ctrica negativa "ue se puede aislar. %omo la carga de un electrón resulta e$tremadamente pe"ue&a se toma en el '..('istema nternacional) para la unidad de %arga el!ctrica el %ulombio "ue e"uivale a .*+ -E-/ electrones. 0ara denominar la carga se utiliza la letra 1 y para su unidad la %.
Campo Eléctrico El campo campo el!ct el!ctri rico co es un camp campo o físi físico co "ue es repr represe esenta ntado do median mediante te un modelo "ue modelo "ue describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza naturaleza el!ctrica el!ctrica.. 'e descri describe be como un campo vectorial en vectorial en el cual una carga el!ctrica puntual el!ctrica puntual de valor 2"3 sufre los efectos de una fuerza el!ctrica 243 dada por la siguiente ecuación5 46"E
Representación del campo. 7n campo se representa dibu#ando las llamadas líneas de campo. 0ara ara el camp campo o crea creado do por por una carg carga a puntu puntual al,, las las líneas de campo son radiales.
0ara ara el caso caso de un camp campo o crea creado do por por dos dos carg cargas as puntuales del mismo signo
0ara ara el caso caso de un camp campo o crea creado do por por dos dos car cargas gas puntuales iguales de diferente signo.
Líneas de fuerza 7na 7na líne línea a de fuer fuerza za o líne línea a de u#o u#o,, norm normal alme ment nte e en el cont conte e$to $to del del electromagnetismo,, es la curv electromagnetismo curva a cuya uya tangente proporc proporciona iona la direcció dirección n del campo en ese punto. campo punto. %omo resultado, resultado, tambi!n tambi!n es perpendicular perpendicular a las líneas e"uipotenciales en la direc direcció ción n conven convencio cional nal de mayor mayor a menor menor potenc potencial ial.. 'uponen una forma 8til de es"uematizar grácamente un campo, aun"ue son imaginarias y no tienen presencia física. 4ueron ueron introduci introducidas das por primera primera vez por 9ic:ael 4araday "ue 4araday "ue consideraba la realidad física de las líneas de fuerza como una posibilidad, aun"ue luego se convirtió en una convicción.
Potencial Eléctrico El potencial potencial el!ctrico el!ctrico o potencial potencial electrostát electrostático ico en un punto, punto, es el traba#o "ue debe debe realiza realizarr un campo electrostático para para move moverr una carga positiva positiva desde dic:o punto :asta el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Es el traba#o "ue debe realizar una fuerza e$terna para traer una carga positiva unitaria 2"3 desde el punto de referencia :asta el punto considerado en contra de la fuerza el!ctrica a velocidad constante. 9atemáticamente se e$presa por5 V
=
W q
En el marco de un circuito el!ctrico, el!ctrico , el potencial el!ctrico e$istente en un punto ree#a la energía "ue tienen las unidades de carga al pasar por el punto en cuestión. %uando la unidad de carga va reco ecorrien riend do el circ ircuito uito a la mane manera ra de corriente el!ctrica, pierde energía mientras pasa por los distintos componentes. ;ic:a p!rdida de energ energía ía tendrá tendrá difer diferent entes es manife manifesta stacio ciones nes a trav trav!s !s de trab traba# a#os os como como la ilum ilumin inac ació ión n "ue "ue aparece en una lámpara o el movimiento "ue se logra en un motor, por citar dos posib posibili ilidad dades. es. 0ara recup recupera erarr la energ energía, ía, la carga carga debe debe pasar pasar por un generador de tensión. ;iferencia de potencial o tensión La diferencia de potencial entre dos puntos < y = de un campo el!ctrico es un valor escalar "ue indica el traba#o "ue se debe realizar para mover una carga " desde el punto < :asta el punto =. La unidad en la "ue se mide el potencial es el voltio o volt.
V B
V A
−
=
W AB q0
Almacenamiento de carga En electricidad y electrónica, un condensador es un dispositivo "ue almacena energ energía ía el!ctr el!ctrica ica,, es un compo component nente e pasivo pasivo.. Está Está formad formado o por un par de supercies conductoras en situación de inuencia total (esto es, "ue todas las línea íneas s de camp campo o el!c el!ctr tric ico o "ue "ue parte arten n de una una van van a para arar a la otra tra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material diel!ctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo el!ctrico, ya "ue act8a como aislante) o por el vacío, "ue, sometidas a una diferencia diferencia de potencial potencial (d.d.p.) (d.d.p.) ad"uiere ad"uieren n una determinad determinada a carga carga el!ctrica el!ctrica,, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el 'istema internacional de unidades se mide en 4aradios (4), siendo - faradio la capacidad de un condensador en el "ue, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de - voltio, estas ad"uieren una carga el!ctrica de - culombio. La capacidad de - faradio es muc:o más grande "ue la de la mayoría de los condensadores. El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:
En donde: C : Capacitancia Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V 1 − V 2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Capacitancia La %apacitancia es la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación de la tensión en el circuito el!ctrico. La capacidad es tambi!n una medida de la cantidad cantidad de energía energía el!ctrica el!ctrica almacenada almacenada para una diferenc diferencia ia de potencial potencial el!ctrico dada. El dispositivo más com8n "ue almacena energía de esta forma es el condensador condensador..
La energía almacenada en un condensador, medida en #ulios #ulios,, es igual al traba#o realizado para cargarlo.
Capacitor 7n capacitor o condensador (nombre por el cual tambi!n se le conoce), se aseme#a muc:o a una batería, pues al igual "ue !sta su función principal es almacenar energía el!ctrica, pero de forma diferente. En una batería a plena carga, carga, la dispon disponibi ibilid lidad ad de energ energía ía se obtien obtiene e por medio medio de una reacc reacción ión "uímic "uímica a "ue ocurr ocurre e en su interi interior or cuando cuando le conect conectamo amos s alg8n alg8n dispos dispositi itivo vo consumidor de electricidad. %apacidad en ampere>:ora (<>:) o miliampere>:ora (m<>:) "ue posea para almacenar energía el!ctrica. *.> %onsumo en ?att o en mili?att del consumidor de corriente el!ctrica "ue tenga conectado. @.> Aiempo "ue mantengamos el consumidor conectado a la misma. El capacito capacitorr constituye constituye un componente componente pasivo "ue, a diferenc diferencia ia de la batería, batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía el!ctrica, pero no la retiene por muc:o tiempo. 'u descarga se produce tambi!n tambi!n de forma forma instantánea instantánea cuando cuando se encuentra conectado conectado en un circuito el!ctrico o electrónico energizado con corriente. 7na vez "ue se encuentra el!ctrico cargado, si !ste no se emplea de inmediato se autodescarga en unos pocos minutos. En resume resumen, n, la funció función n de un capaci capacitor tor es almace almacenar nar cargas cargas el!ct el!ctric ricas as de forma instantánea y liberarla de la misma forma en el preciso momento "ue se re"uiera.
Ley de Gauss Establece Establece "ue el u#o u#o de de ciertos campos campos a a trav!s de una supercie cerrada es proporcional a la magnitud de las fuentes de dic:o campo "ue :ay en el interior de la misma supercie. Estos campos son a"uellos cuya intensidad decr ecrece ece como como la dista istanc ncia ia a la fuent uente e al cuadr uadra ado. do. La const onsta ante nte de proporcionalidad proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado. unidades empleado. 'e aplic aplica a al campo electrostático electrostático y al gravitatorio gravitatorio.. 'us 'us fuent fuentes es son la carga el!ctrica y la masa masa,, respe respecti ctivam vament ente. e. Aambi!n ambi!n puede puede aplica aplicarse rse al campo campo magnetostático.
Ley de coulom La magnitud de cada una de las fuerzas el!ctricas con "ue interact8an dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la
magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia "ue las separa y tiene la dirección de la línea "ue las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario. %:arles>< ugustin n de %oulo %oulomb mb desa desarr rrol olló ló la bal balanz anza a de tor torsió sión n con con la "ue "ue determ determinó inó las prop propied iedade ades s de la fuerza fuerza electr electrost ostáti ática. ca. Este Este instrum instrument ento o consiste en una barra "ue cuelga de una bra capaz de torcerse. 'i la barra gira gira,, la bra bra tiend tiende e a :ace :acerl rla a regr regres esar ar a su posi posici ción ón orig origin inal al,, con con lo "ue "ue conociendo la fuerza de torsión "ue la bra e#erce sobre la barra, se puede determinar la fuerza e#ercida en un punto de la barra. La ley de %oulomb tambi!n conocida como ley de cargas tiene "ue ver con las cargas el!ctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.
Bariación de la fuerza de %oulomb entre dos cargas puntuales en función de la distancia. En la barra de la balanza, %oulomb colocó una pe"ue&a esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera tambi!n cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo "ue giraba la barra
