01 eym ley de coulomb 2016-i

8/18/2019 01 EyM Ley de Coulomb 2016-I

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Electricidad y

magnetismo


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Aprender conocimientos básicos de la Física como ciencia fundamental para el

desarrollo de las diferentes ramas de la Ingeniería

Formar un pensamiento crítico que implica resolver problemas, a través de la

búsqueda personal (Investigación bibliográfica) el descubrimiento, el análisis,

la refle!ión, la creatividad dentro de una permanente situación activa lúdica

(procesos de la metodología científica, prácticas de laboratorio, de campo talleres)

"escribir ideas conceptos físicos con el rigor del cálculo diferencial e integral

adquirido en un semestre previo relacionándolos con los cursos de

especialidad, acorde con los avances científicos tecnológicos

Anali#ar los principios físicos básicos que describen el comportamiento de la carga

electrica en sus diferentes interacciones

Interpretar procesar información, lo cual es un elemente determinante en lamoderna sociedad competitiva actual$

%b&etivos del curso


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Unidad I: “LEY DE COULOMB”

Unidad II: “CAMPO ELECTRICO Y LEY DE GAUSS”

Unidad III: “POTENCIAL ELECTRICO Y LOS DIPOLOS”

Unidad IV: “CAPACIDAD ELECTRICA Y LOS DIELECTRICOS”Unidad V: “ELECTRODINAMICA”

Unidad VI: “CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA”

Unidad VII: “MAGNETISMO”

Unidad VIII: “ELECTROMAGNETISMO”

Unidad IX: “INDUCCION ELECTROMAGNETICA”

Unidad X: “CORRIENTE ALTERNA”

'ontenido de la asignatura


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Ley de Coulomb


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%*+I%- "* .A

/0I"A" 1/sar adecuadamente el calculo integral diferencial vectorial en problemas aplicativos2epresentar correctamente las fuer#as a distancia'alcular la fuer#a electrostática entre partículas cargadas"escribir con claridad las aplicaciones tecnológicas Aplicar un proc!o ordnado para la resolución de problemas/sar correctamente unidades de medida$


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Leucipo, Demócrito y Epicuro ~500 ACDalton 1808 Thomson 1897

uther!or" 1911#ohr 191$%chr&"in'er 19()

Estructura "el *tomo


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La carga eléctrica es una propie"a"intr+nseca "e al'unas part+culas suatómicas-ue se mani.esta me"iante atracciones yrepulsiones -ue "eterminan las interacciones

electroma'n/ticas entre ellas

La car'a el/ctrica


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En el % la uni"a" "e car'a el/ctrica se"enomina coulom 2C3

%e "e.ne como la canti"a" "e car'a -ue pasa

por la sección trans4ersal "e un con"uctorel/ctrico en un se'un"o, cuan"o la corrienteel/ctrica es "e un amperio 2aproima"amentela car'a "e ),($1 509 1018 electrones3

ni"a"es


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Electriación por contacto: Cuan"o ponemos un cuerpo car'a"o en contactocon un con"uctor se pue"e "ar una trans!erencia "e car'a "e un cuerpo al

otro y as+ el con"uctor -ue"a car'a"o, positi4amente si ce"ió electrones one'ati4amente si los 'anóElectriación por !ricción: Cuan"o !rotamos un aislante con cierto tipo "e

materiales, al'unos electrones son trans!eri"os "el aislante al otro material o4ice4ersa, "e mo"o -ue cuan"o se separan amos cuerpos -ue"an concar'as opuestas

Car'a por in"ucción: %i acercamos un cuerpo car'a"o ne'ati4amente a uncon"uctor aisla"o, la !uera "e repulsión entre el cuerpo car'a"o y loselectrones "e 4alencia en la super.cie "el con"uctor hace -ue estos se"esplacen a la parte m*s ale;a"a "el con"uctor al cuerpo car'a"o, -ue"an"ola re'ión m*s cercana con una car'a positi4a, lo -ue se nota al haer unaatracción entre el cuerpo car'a"o y esta parte "el con"uctor %in emar'o, lacar'a neta "el con"uctor si'ue sien"o cero 2neutro3

Car'a por el E!ecto


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Con4ención "e l le "io el nomre "e car'as positi4as yne'ati4as, si !rotamos una arra "e caucho

contra piel "e 'ato se car'a ne'ati4amente?or otro la"o si una arra "e 4i"rio se !rotacontra la se"a se otiene car'a positi4a

@aturalea "e la car'a


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En concor"ancia con los resulta"oseperimentales, el principio de conservaciónde la carga estalece -ue no hay "estrucciónni creación neta "e car'a el/ctrica, y a.rma

-ue en to"o proceso electroma'n/tico lacar'a total "e un sistema aisla"o se conser4a

Conser4ación "e la car'a

34' 56' 37' 37'

-i se tiene dos esferas cargadas del mismo radio, al ponerse en

contacto 8abrá una transferencia de carga entre ellas 8asta que

finalmente las dos posean la misma carga$

∑ ∑= despuésantes 99


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illi=an en 1909 "emostró -ue la car'asiempre se presenta como al'Bn mBltiploentero "e al'una uni"a" !un"amental "ecar'a e, es "ecir la car'a - esta cuantia"a y

eiste como pa-uetes "iscretos @ e

Cuantiación "e la car'a

1e : 1,; ! 1


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To"os los oser4a"ores me"ir*n la mismacar'a, sin importar su esta"o "e mo4imiento o4eloci"a"

n4ariante relati4ista


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#alana "e torsión

Ley "e Coulom


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Es 4*li"a sólo en con"iciones estacionarias, o,como aproimación cuan"o el mo4imiento serealia a 4eloci"a"es a;as y en trayectoriasrectil+neas uni!ormes Es por ello -ue es

llama"a fuerza electrostática

La ma'nitu" "e la !uera -ue ca"a una "e las"os car'as puntuales y e;erce sore la otrasepara"as por una "istancia se epresa como:

Ley "e Coulom

6

61

r

qq>F =


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es la llama"a constante "e Coulom y su4alor es 8,987$( F 109 @m(GC(

Tami/n se cumple -ue:

"on"e: ε0 885 10H1( C(G@ m( y es lapermiti4i"a" "el me"io en el 4acio

Constante "e Coulom

o?

1>

πε

=


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qF

→→

=

1661 FF→→ −=


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E"EMPLO:

-e tienen dos cargas puntuales q1:36n' ubicada en el punto (6@1@7) m la

carga q6 : 7 n' ubicada en el punto (1@ 7@ 1) m$ 'uál es la fuer#a eléctrica

sobre q1 q6B


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Principio de

superposiciónq1

q6

q7

q?

.a fuer#a total sobre q1 esC

16r →

17r →

1?r →

16F→

17F→

1?F→

∑=

++=

→→

→→→→

i1

i1

6i1

i1

1?1716

r

r

r

q>qF

FFFF


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EJEMPLO:

Tres car'as positi4as I-J se uican en los 4/rtices "e untri*n'ulo e-uil*tero "e la"os ILJ, como se muestra en la

.'ura Determinar la !uera el/ctrica 2 en ma'nitu" y"irección 3 -ue actBa sore la car'a situa"a en IaJ

a

b c

.

.

.


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La epresión matem*tica solo es aplicale a car'as puntualesestacionarias, y para casos est*ticos m*s complica"os "ecar'a necesita ser 'eneralia"a me"iante el potencialel/ctrico

Cuan"o las car'as el/ctricas est*n en mo4imiento esnecesario reemplaar incluso el potencial "e Coulom por elpotencial 4ector "e Li/nar"HKiechert, especialmente si las4eloci"a"es "e las part+culas son 'ran"es compara"as con la4eloci"a" "e la lu

?ara "istancias pe-ueas 2"el or"en "el tamao "e los*tomos3, la !uera electrost*tica se 4e supera"a por otras,como la nuclear !uerte, o la nuclear "/il

Limitaciones "e la ley "e Coulom


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Densi"a" "e car'a linealse usa en cuerpos lineales e; hilos

Densi"a" "e car'a super.cialse usa en cuerpos con 'eometr+a super.cial, e;?lacas

Densi"a" "e car'a 4olum/tricase usa en cuerpos sóli"os tri"imensionales

Densi"a"es "e car'ael/ctrica

∫ λ=→=λ d.qd.

dq

∫ σ=→=σ d-qd-

dq

∫ ρ=→=ρ d,qd,

dq


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na es!era macia no con"uctora "e ra"io

tiene una "ensi"a" 4olum/trica "e car'a ρ AGr, "on"e A es una constante Calcular lacar'a "e la es!era

EJEMPLO:

01 eym ley de coulomb 2016-i

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