FÍSICA III ELECTROSTÁTICA

FÍSICA III

ELECTROSTÁTICA

Es una parte de la electricidad que se encarga de estudiar las cargas eléctricas en reposo.

CARGA ELÉCTRICA (Q, q)

Propiedad de los cuerpos cuando tienen exceso o defecto de electrones.

UNIDADES (S.I):

Coulomb (C)

OBSERVACIONES:

A. De la experiencia se sabe que la cantidad de carga (Q) de las partículas son invariantes cuando se trasladan a rapidez próxima a la luz

[pic 1]

B. La menor cantidad de carga (cantidad de carga fundamental) estable que existe en la naturaleza es la del electrón, experimentos han confirmado que:

[pic 2]: Cantidad de carga del electrón

[pic 3]

Además:

[pic 4]: Cantidad de carga del protón

[pic 5]+

CUANTIZACION DE LA CARGA ELÉCTRICA

[pic 6]

TRANSFERENCIA DE CARGA EN ESFERAS CONDUCTORAS

Se cumple que:[pic 7]

VA` = VB`

q`1 + q`2 = q1 + q2

    ⇒ L = 0:             [pic 8]

     ⇒        L ≠ 0:           [pic 9]

            ⇒ L → ∞                [pic 10]

Y en el caso que haya contacto de dos esferas idénticas:

                [pic 11]

[pic 12]

LEYES DE LA ELECTROSTÁTICA

• LEY CUALITATIVA

Cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos diferentes se atraen.

• LEY CUANTITATIVA (DE COULOMB)

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

Dónde:

[pic 16]

CAMPO ELÉCTRICO

Es aquella región del espacio que rodea a una o varias cargas donde se producen interacciones eléctricas entre ellas.

INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO (E)

[pic 17]

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE LOS CAMPOS ELÉCTRICOS

la intensidad del campo eléctrico resultante en un punto o para una carga puntual es la suma vectorial de los campos eléctricos que crean cada carga un dicho punto o carga puntual.

[pic 18]

LÍNEAS DE FUERZA

[pic 19]

CAMPO ELECTRICO UNIFORME

Es aquella magnitud del espacio donde todos sus puntos tienen la misma intensidad de campo eléctrico. Se puede representar por líneas de fuerzas paralelas y separadas igual distancia.

[pic 20]

La densidad de líneas de fuerza es proporcional al valor de la [pic 21], es decir: las líneas están más juntos donde mayor es [pic 22]. Por ejemplo:

[pic 23]

ESFERA CONDUCTORA CARGADA

Las cargas se distribuyen en la superficie externa cuando están en equilibrio.

[pic 24]

POTENCIAL ELECTRICO (V)

Es una magnitud física escalar, cuyo valor es un punto situado en un campo eléctrico nos indica la energía potencial eléctrica que adquiere cada unidad de carga colocado en dicho punto.

• PARA UNA CARGA PUNTUAL

[pic 25]

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN

[pic 26]

TRABAJO REALIZADO POR EL CAMPO ELÉCTRICO

Sobre una carga puntual “q” que se mueve en el campo eléctrico:

[pic 27]

TRABAJO REALIZADO POR UN AGENTE EXTERNO

Es trasladar a una carga “q” a una velocidad de modulo constante desde el punto inicial (A) hasta un punto final (B).

[pic 28]

El potencial en un punto, es el trabajo que realiza un agente externo para trasladar a velocidad constante una carga desde el infinito hasta dicho punto.

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES (S)

Es aquella superficie donde todos sus puntos tienen el mismo potencial eléctrico; además es perpendicular a las líneas de fuerza del campo eléctrico. El vector intensidad de campo eléctrico que es perpendicular a las superficies equipotenciales está dirigido en ele sentidos en que el potencial eléctrico disminuye. Las superficies equipotenciales de las cargas puntuales, son las esferas concéntricas y de un campo eléctrico uniforme son superficies planas como se muestra en las figuras siguientes.

[pic 29]

[pic 30]

EN UN CAMPO ELECTRICO UNIFORME

[pic 31]

ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA

[pic 32]

[pic 33]

POTENCIAL ELÉCTRICO DE ESFERAS CONDUCTORAS

[pic 34]

[pic 35]

1. Dos cargas q1 = 16 x 10-4C y q2 = 9 x 10-4C separadas la distancia d = 7m. Se coloca una carga negativa –q entre las dos y sobre la recta que las une. ¿A qué distancia de q1 debe ser colocada la carga negativa para que permanezca en equilibrio?

A) 2m                                  B) 3                        C) 4

D) 5                                E) 6

1. Tres partículas con cargas de 11 µc se localizan en las esquinas de un triángulo equilátero cuyo lado mide 15cm. La magnitud de la fuerza neta en cada partícula es:

A) 83,8 N            B) 88,3 N           C) 90 N  

D) 92,5 N            E) 96,6 N

1. Un resorte de rigidez 200N/m esta deformado 2mm. El bloque de madera, unido al resorte, lleva incrustada una esferilla electrizada con +Q y permanece en reposo tal como muestra la figura. Despreciando la fricción, determine Q  (en μJ)

[pic 36]

A) 1                        B) 1,5                C) 1,8

D) 2                        E) 2,1

1. El sistema que se muestra está en reposo. Determine la deformación del resorte de rigidez 1000N/m (considere m = 5kg; IQI = 25μC y g = 10 m/s2)

[pic 37]

A) 1 cm                B) 1,25 cm             C) 1,5 cm

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