UNIDAD ELECTROMAGNETISMO Efectos cualitativos entre cuerpos cargados eléctricamente
V I.
como cationes (los atraídos por el cátodo). •
La primera ley de la electrostática enuncia que “Cuando dos cuerpos cuerpos están eléctrica eléctricamente mente carg cargad ados os con con la mism misma a carg carga a se rep repelen elen,, mie mientra ntras s que si est están carg cargad ados os con con carg cargas as dist distint intas as se atraen”.
+
+
Repulsión
-
+
Atracción
La teor teoría ía atóm atómic ica a mode moderna rna sobre la materia sostiene que todas las sustan sustancia cias s están están formad formadas as por átomos y moléculas. Cada átomo tiene una parte central cargada positivamente a la que que se le llam llama a núcle núcleo, o, que que está está rodeado de una nube de electrones cargados negativame negativamente. nte. El núcleo núcleo consta consta de cierto número de protones (cargas posi positi tiva vas) s),, cada cada uno uno de ello ellos s con con una sola unidad de carga positiva y uno o más neutrones (partículas eléctricamente neutras). Un ión es una una part partíc ícul ula a cargada constituida por un átomo o conj conjunt unto o de átom átomos os neutr neutros os que que gana ganaro ron n o perd perdie iero ron n elec electr tron ones es,, fenó enómeno meno que se conoce noce como omo ionización. Los iones cargados negati negativam vament ente, e, produc producido idos s por la ganancia de electrones, se conocen como aniones (que (que son son atra atraíd ídos os por el ánodo) y los cargados positivamente, consecuencia de una pérdida pérdida de electrones electrones,, se conocen conocen
Adrián Efraín Mudy Ríos Física-GAPU
•
que
son
Anión: Tiene Tiene carga carga eléctr eléctrica ica negativa. Catión: Tiene carga eléctrica positiva.
La electrostática es la parte de la física que estudia los fenómenos que se presentan cuan cuando do las las carg cargas as de un cuer cuerpo po están en reposo y adquieren energía de otro, ya sea por frotamiento, contacto o inducción.
A los materiales que tienen la habilidad de transferir carga de un objeto a otro se les conoce como conduc conductor tores. es. Un conductor es un material a través del cual se tran transf sfie iere re fáci fácilm lmen ente te la carg carga a la mayoría de los metales son buenos conductores). A los materiales que son malo malos s cond conduc ucto tore res s se les les cono conoce ce como aislantes. Un aislante es un mate materi rial al que que se resi resist ste e al fluj flujo o de carga (unos ejemplos son la ebonit ebonita, a, plásti plástico, co, mica, mica, baquel baquelita ita,, azufre y el aire).
Ley de Eléctrico
Coulomb.
q
Campo q'
F F
q
q'
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VI.
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F2=kq2q3r2 F1=(9×109N∙m2C2)(12×10-6C) (4×10-6C)(0.06m)2
r
F1=120 N, atracción (a la derecha) Finalmente, la fuerza resultante es la suma de vectores de F 1 y F 2
F
F
F=F1+F2=80 N+120 N F=200 N, a la derecha F F2 F1 6 q231cm
Campo eléctrico
6 q231cm
+Q
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eSe dice que existe un campo eléctrico en una región del espacio en la que una carga eléctrica experimentará una fuerza eléctrica. La magnitud de la intensidad del campo eléctrico E está determinada por la fuerza F por unidad de carga q.
E
Solución: La carga sobre un electrón es negativa (qe=-1.6x10-19C), lo que implica que la fuerza sobre electrón es hacia arriba (opuesta a la dirección del campo).
E=Fq E=Fq E Intensidad del campo eléctrico (N/C) F Fuerza que experimenta la carga (N) q Carga eléctrica (C) La unidad métrica para la intensidad del campo eléctrico es el newton por coulomb (N/C). La dirección de la intensidad del campo eléctrico E en un punto en el espacio es la misma que la dirección en la que una carga positiva se movería si se colocara en ese punto. Si q es positiva, E y F tendrán la misma dirección; si q es negativa, la fuerza F estaría opuesta al campo E. Ejemplo: La intensidad del campo eléctrico entre dos placas es constante y está dirigida hacia abajo. La magnitud de la intensidad del campo eléctrico es 6 x 104 N/C. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica ejercida sobre un electrón proyectado horizontalmente entre las dos placas? F=qE ev
e-
F=qE=1.6×10-19 C(6×104N/C) F=9.6×10-15N (hacia arriba) Supongamos que deseamos calcular la intensidad del campo E a una distancia r de una sola carga Q. E P r
Q
La fuerza F que ejerce Q sobre la carga de prueba q en ese punto es, a partir de la ley de Coulomb, F=kQqr2 Sustituyendo el valor de F en la ecuación de la intensidad de campo E obtenemos: E=Fq=kQqr2q=kQr2 Donde k=9x109 N·m2/C2. La dirección del campo se aleja de Q si Q es positiva y, viceversa, es hacia Q si Q es negativa.
UNIDAD ELECTROMAGNETISMO Ejemplo: ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2 m de una carga de -12µC? Solución:
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