b2015-cap1-1.2 leycoulomb y campoeléctrico

7/23/2019 B2015-Cap1-1.2 LeyCoulomb y CampoElctrico

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1.2 LEY DE COULOMB e

INTENSIDAD DE CAMPO

ELCTRICO

TEORA ELECTROMAGNTICA 1


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CARGAS ELCTRICAS

Un nmero de simples experimentos han demostrado la excargas y fuerzas elctricas.


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PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELCTR

Por ejemplo: una peinilla frotndose con el cabello en un dresultado es que la peinilla atraer trocitos de papel.


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Otro simple experimento es frotar (mtodo para cargar unun globo inflado con lana.

El globo entonces se adhiere a una pared, a menudo por ho

Cuando los materiales se comportan de esta manera, se

estn electrificados o que tienen CargasElctricas.

Se ha encontrado que existen dos clases de cargas elctricasy Negativas (nombradas as por Benjamn Franklin 1706-179


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Considere una barra de caucho (goma) dura queha sido frotado con piel y entonces es suspendidopor un hilo no metlico;

Cuando una varilla de vidrio que ha sido frotadacon seda, es acercada a la barra de cauchosuspendida, los 2 cuerpos se atraen.


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Por otro lado, si 2 barras de caucho cargadas, son acercadala otra, las 2 barras se repelen:


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Esta observacin indica que el caucho y el vidrio tienen estados de electrificacin.

Se concluye con la propiedad de las cargas, que CargasRepeleny CargasOpuestas seAtraen.

Usando la convencin sugerida por Franklin, la carga elcvarilla de vidrio es llamada carga positiva y la carga elctbarra de caucho es llamada carga negativa.


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Las fuerzas elctricas de atraccin son responsacomportamiento de una amplia variedad de productos com

El plstico etafilcon, en muchos lentes de contactos, estmolculas que elctricamente atraen las molculas de prlas lgrimas humanas. Estas molculas protenas son abmantenidas por el plstico.


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Otra propiedad importante del modelo de electricidad de F

que la carga elctrica siempre se conserva. El estado de electrificacin se produce por transferencia d

un objeto a otro, no es creada en el proceso.

En 1909, Robert Millikan (1868-1953) descubri que la carg

siempre ocurre como algn mltiplo entero de unafundamental de carga e.

En trminos modernos, otra propiedad es que la carga eldice que es cuantizada.


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CONDUCTORES Y AISLANTES DIELCTR

Es conveniente clasificar a las substancias o materiales en t

su habilidad para conducir cargas elctricas:

CONDUCTORES Son materiales en los cuales las

elctricas se mueven libremente.

AISLANTES(DIELCTRICOS)

Son materiales en los cuales laselctricas no pueden moverse libremen


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EJEMPLOS DE CONDUCTORES Y AISLAN

DIELCTRICOS)

CONDUCTORES COBRE, ALUMINIO, PLATA, ES DEC

METALES SON BUENOS CONDUCTORES.

AISLANTES(DIELCTRICOS)

VIDRIO, CAUCHO, MADERA.


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CARACTERSTICAS CONDUCTORES Y AISL

DIELCTRICOS)

Cuando los dielctricos son cargados por frotamiento, s

frotado se carga, y la misma no es capaz de moverse a otradel material.

Cuando los conductores son cargados en alguna regin pecarga fcilmente se distribuye por s misma sobre la superfde el material.


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SEMICONDUCTORES

Son la tercera clase de materiales, y sus propiedades elct

entre los conductores y dielctricos.

Silicio y Germanio son ejemplos de semiconductores bien usados en la fabricacin de una variedad de dispositivos eletales como transistores, leds.


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CARGA POR INDUCCIN DE UN OBJE

METLICO

a) Se tiene una esfera metlica neutra (igual nmero

positivas y negativas).


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CARGA POR INDUCCIN

b) La carga en la esfera neutra es

redistribuida cuando una barra decaucho cargada es colocada cercade la esfera.

c) Cuando la esfera es aterrizada,algunos de los electrones se van atierra a travs del cable de tierra.


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CARGA POR INDUCCIN

d) Cuando la conexin de tierra es

removida, la esfera tiene excesode carga positiva que estdistribuida de manera nouniforme.

e) Cuando la barra es quitada, elexceso de carga positiva sedistribuye uniformemente sobrela superficie de la esfera.


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LEY DE COULOMB

La fuerza entre dos objetos muy pequeos (cargaspuntuales) separados en el vaco, o en el espaciolibre por una distancia comparativamente grandeen relacin con el tamao de los objetos, esproporcional al producto de dichas cargas einversamente proporcional al cuadrado de ladistancia que las separa:

=


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LEY DE COULOMB

Si se utiliza el Sistema Internacional de Unidades (SI): : = ; ()

: = ; ()

: = ; ()

: =

.

:

= 8.854 102 =

36109

. /


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LEY DE COULOMB

Si 2 tienen el mismo

signo, el vector fuerza 2sobre 2 tiene la mismadireccin que el vector 2.

En forma vectorial la ley deCoulomb:

2

=2

4 2 2

2

2 =2

4 2 3 2

2:fuerza sobre 2


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INTENSIDAD DE CAMPO ELCTRICO

Si ahora se considera una carga en posicin fija, por ejempmueve lentamente una segunda carga a su alrededor se notodas partes existe una fuerza sobre esta segunda carga.

Esta segunda carga muestra la existencia de un campo de fu

A esta segunda carga se le llama carga de prueba sobre ella est dada por:

=


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Despejando se obtiene:

= 4 2

La intensidad de campo elctrico se define como:

=

Otra forma de expresar la intensidad de campo elctrico:

=

4 2


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De forma general: =

,

=



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LONGITUD, REA Y VOLUMENES

DIFERENCIALES

A. COORDENADAS CARTESIANAS

= + +

= = =

=


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DIFERENCIALES

B. COORDENADAS CILNDRICAS

= + +

= = =

=


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DIFERENCIALES

C. COORDENADAS ESFRICAS

= + +

= 2 = = = 2


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CAMPOS ELCTRICOS DEBIDO A

DISTRIBUCIONES CONTINUAS DE CAR

Hasta aqu se ha considerado fuerzas y campos elctricos cargas puntuales (cargas que ocupan un espacio fsico muy

Tambin es posible una distribucin de carga continua a luna lnea, sobre una superficie o en un volumen.


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DENSIDAD DE CARGA

Densidad de carga lineal o carga de lnea (

) Densidad de carga superficial (C/

2)

Densidad de carga volumtrica (C/3)


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ELEMENTO DE CARGA dQ

Carga de Lnea = ; = Carga Superficial = ; =

Carga Volumtrica = ; =


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Referencia Bibliogrfica

Hayt, W., Teora Electromagntica, 7ma. ed., Mc Graw H2006

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