2f 03 campo electrico
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01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS21
Campo eléctrico
Fuerzas eléctricas
Comportamiento de la materia
en campos eléctricos
Carga eléctrica
Estudio delcampo eléctrico
Descripción del campo eléctrico
Ley de Coulomb
Determinación del campo eléctrico
Representación del campo eléctrico
Tema 7: CAMPO ELÉCTRICO
Condensadores
Dieléctricos
Conductores
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS22
Fuerzas eléctricas: Carga eléctrica
La corteza de los átomos está formada por electrones, partículas con carga negativa, mientras que el núcleo de los átomos está constituido por protones, partículas con carga positiva del mismo valor absoluto que la carga del electrón, y neutrones, sin carga eléctrica
En condiciones normales, los cuerpos son neutros, porque sus átomos tienen el mismo número de protones que de electrones
La electrización es el proceso por el que un cuerpo adquiere carga eléctrica, cuando sus átomos ganan o pierden electrones.
Los cuerpos se pueden electrizar por frotamiento, por contacto o por inducción
La carga eléctrica de un cuerpo tiene su origen en la estructura atómica de la materia.
La unidad de carga eléctrica en el S.I. es el Culombio (C)
• Si gana electrones, adquiere carga negativa.
• Si pierden electrones, el cuerpo adquiere carga positiva
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS23
Las propiedades de la carga eléctrica son:
1.Fuerzas eléctricas 1.1. Carga eléctrica
• Sólo existen dos clases de carga, la positiva y la negativa. No existe la carga neutra: un cuerpo neutro contiene cargas positivas y cargas negativas en igual número.
• Las cargas eléctricas interaccionan entre sí: ▪ si son de distinto signo, se ejercen entre ellas fuerzas atractivas, ▪ y si son del mismo signo, se ejercen entre ellas fuerzas repulsivas.
• Conservación de la carga eléctrica. En todo fenómeno físico (o químico) la carga total permanece constante; es posible que alguna carga pase de un cuerpo a otro, pero la carga eléctrica total no varía. Ver figura
• Cuantización de la carga eléctrica. Cualquier carga eléctrica que manejemos es siempre un múltiplo entero de una unidad elemental de carga eléctrica, que es la carga del electrón. Esto es evidente si tenemos presente que los cuerpos se electrizan ganando o cediendo electrones, por tanto la carga que adquiera tiene que ser un cierto número de veces, la carga del electrón. 1 electrón = 1,6 ·10 –19 C
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS24
1.2. Ley de COULOMB
+ –Q1 Q1Q2
Q2
Las fuerzas de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales
2,1Fr
2,1Fr
1,2Fr
1,2Fr
1ur
1ur
2ur
2ur
r r
1 21,2 2,1 12
Q QF F k u
r
×= − = ×r r r
1 22,1 1,2 22
Q QF F k u
r
×= − = ×r r r
1 22,1 1,2 2
Q QF F k
r
×= =El módulo de estas fuerzas es:
+ +
2,1Fr
2,1Fr
1,2Fr
1,2Fr
1ur
1ur
2ur
2ur
r r– – – +
• Cada fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa
• están dirigidas a lo largo de la línea que las une
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS25
1.2. Ley de COULOMB (Cont.)
La constante de proporcionalidad k recibe el nombre de constante eléctrica.
Su valor depende del medio que rodea a las cargas.
En el vacío y en el aire vale:
29
2
N mk 9 10
C
×= ×
En el agua:
2 29 9
2 2
9 N m N mk 10 0,113 10
80 C C
× ×= × = ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS26
1.2. Ley de COULOMB (Cont.)
En el campo eléctrico, al igual que vimos en el campo gravitatorio, se cumple el principio de superposición.La fuerza resultante sobre una carga será la suma vectorial todas las fuerzas que actúan sobre esa carga.
+Q3
+ Q3
–
–Q1
Q2
–
–
Q2
Q1
2,3Fr
1,3Fr
3Fr
3Fr
2,3Fr
1,3Fr
+ –+Q1 Q2Q3
3Fr
1,3Fr
2,3Fr
3 1,3 2,3F F F= +r r r
3 2,3 1,3F F F= −
3 1,3 2,3F F F= +r r r
3 1,3 2,3F F F= +r r r
2 23 1,3 2,3F F F= +3 1,3 2,3F F F= +
Vectorialmente:
En módulos:
Vectorialmente:
En módulos:Vectorialmente:
En módulos:
+Q3
– Q1
– Q2
1,3Fr
2,3Fr
3Fr
3 1,3 2,3F F F= +r r r
2 23 1,3 2,3 1,3 2,3F F F 2 F F cosα= + + × × ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS27
COMPARACIÓN ENTRE LA LEY DE NEWTON Y LA LEY DE COULOMB
Ley de Newton Ley de Coulomb
SEMEJANZAS
*Existen dos fuerzas, una sobre cada cuerpo
*Las dos fuerzas tienen el mismo valor y son de sentido contrario
*Son directamente proporcionales al producto de las masas (cargas)
*Son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia
DIFERENCIASLas fuerzas:
*Son siempre atractivas
*No dependen del medio
*Existen entre cualquier pareja de cuerpos
*Son importantes sólo cuando un cuerpo es muy grande y no a nivel atómico o molecular
Las fuerzas:
*Pueden ser atractivas o repulsivas
*Sí dependen del medio
*Sólo existen entre cuerpos con carga eléctrica neta
*Son importantes en cuerpos pequeños, y a nivel atómico y molecular
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS28
Actividad 8 página 175:
Datos: Q1 = + 3 ·10–6 C; Q2 = + 1,2 · 10–5 C; r = 50 cm = 0,50 m; K = 9·109 N·m2·C–2
a) Para calcular el valor de la fuerza basta aplicar la expresión del módulo de la fuerza de Coulomb:
1 2
2
Q QF F k
r
×= = ×
6 59
2
3 10 1,2 109 10
0,5
− −× × ×= × × 1,3 N=
b) Si el medio interpuesto entre las cargas es agua, distinto del vacío (aire), el valor de la constante eléctrica es 80 veces más pequeño, ya que la permitividad eléctrica del agua respecto del vacío (constante dieléctrica del agua) vale 80:
9 29
agua 2
9 10 N mK 0,1125 10
80 C
× ×= = ×
La fuerza se hará 80 veces más pequeña. En efecto:
1 2
2
Q QF F k
r
×= = ×
r 6 59
2
3 10 1,2 100,1125 10
0,5
− −× × ×= × × 21,62 10 N−= ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS29
Datos: Q1 = +2 μC = + 2 · 10–6 C; Q2 = +4 μC = + 4· 10–6 C; d = 90 cm = 0,90 m; K = 9·109 N·m2·C–2 Q3 = – 3 μC = – 3 · 10–6 C; a 30 cm = 0,30 m de Q1
Actividad 9 página 175:
Hacemos un esquema de la situación de las cargas en el que podamos dibujar las fuerzas. Sobre Q3 actúan dos fuerzas:
1,3Fr
●y otra la que le ejerce Q2 2,3Fr
La resultante de estas dos fuerzas es:
1,3 2 33 ,FFF = +rr r●una la que le ejerce la carga Q1
+ – +Q3
Q2Q1
0,30 cm 0,60 cm
1,3Fr
2,3Fr
3Fr
Calculamos primero el valor (módulo) de la fuerza que Q1 ejerce sobre Q3:
1 31,3 2
Q QF k
r
×= ×
6 69
2
2 10 3 109 10
0,3
− −× × ×= × × 0,6 N=
Calculamos después el valor (módulo) de la fuerza que Q2 ejerce sobre Q3:
2 32,3 2
Q QF k
r
×= ×
6 69
2
4 10 3 109 10
0,6
− −× × ×= × × 0,3 N=
Aplicamos el principio de superposición para obtener la fuerza resultante:
1,3 2 33 ,FFF = +rr r
y para sumar dos vectores de la misma dirección y sentido contrario, restamos sus módulos:
1,3 ,33 2F F F= − 0,30, ,3 N6 0= − = y tiene el sentido de la fuerza mayor.
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS210
─ Si la carga Q3 fuese positiva cambiaría el sentido de las fuerzas 1,3Fr
2,3Fr
3Fr (como se
indica en la figura)
+ +Q3
Q2Q1
0,30 m 0,60 m
1,3Fr
2,3Fr
3Fr+
pero tendrían el mismo valor que antes, F1,3 = 0,6 N y F2,3 = 0,3 N.
Aplicamos el principio de superposición para obtener la fuerza resultante:
1,3 2 33 ,FFF = +rr r
y para sumar dos vectores de la misma dirección y sentido contrario, restamos sus módulos:
1,3 ,33 2F F F= − 0,30, ,3 N6 0= − = y tiene el sentido de la fuerza mayor.
La fuerza resultante apunta ahora a la carga Q2 y antes a Q1
Actividad 9 página 175 (Cont.):
+ +Q3
Q2Q1
0,30 m 0,60 m
1,3Fr
2,3Fr
3Fr –
(Figura anterior)
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS211
2.Estudio del campo eléctrico
Llamamos campo eléctrico a la perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener carga eléctrica
Cuando otra carga eléctrica se sitúa en esta región del espacio, interacciona con el campo y experimenta una fuerza eléctrica
El campo eléctrico, como el gravitatorio, es un campo de fuerzas centrales (radiales) y por tanto conservativo
+Q
– q+
Q,qFr
–
Q,qFr
–Q,qFr
–Q,qFr
–
Q,qFr
+
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS212
2.1.Descripción del campo eléctrico
• La Intensidad de campo eléctrico en un punto del campo
• Potencial eléctrico en un punto del campo Ve
Er
Los campos eléctricos, al igual que hicimos en el campo gravitatorio, se describen mediante dos magnitudes, una vectorial,
y otra escalar
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS213
• Intensidad de campo eléctrico en un punto del campo (espacio)
Q Q
rr
FE
q=r
r
ur u
r
El módulo de este vector es:
ur
Er
Er
2
QE E k
r= =
r
Unidad en el S.I.
1NN C
C−= ×
+
+ +
ur
–
Q qk
×
=2 u
rq
×r
2
Qk u
r= ×r
Es la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga POSITIVA situada en ese punto
Er
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS214
Calcula el valor de la intensidad del campo eléctrico que crea una carga puntual de –6 μC en un punto P que dista de ella 40 cm.
Actividad 1 :
Datos: Q = –6 μC =–6·10–6 C ;r = 40 cm = 0,40 m; K = 9·109 2
2
N m
C
×
Q
r
Cuidamos de que todas las unidades estén expresadas en el S.I. y aplicamos la expresión que vimos en la diapositiva 13, que nos permite calcular el módulo (valor) de la intensidad de campo:
2
QE E K
r
r= =
69
2
6 109 10
0,40
−×= × 5 N3,375 10
C= ×
Actividad 2 : Expresa vectorialmente la intensidad del campo eléctrico que hemos calculado en la actividad anterior.
P
Q
r
P
X
y Dibujamos unos ejes cartesianos con centro en la carga que crea el campo y dibujamos el vector y el vector unitario en la dirección y sentido carga que crea el campo al punto .
Er
ir E
r
u i=rr
Finalmente aplicamos la ecuación de la intensidad de campo de la diapositiva 13:
2
QE K u
r
r r= ×2
QK i
r
r= × 8 N
8,34 10 ikg
−= − ×r6
92
( 6 10 )9 10
0,40
−− ×= ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS215
En el punto (3,0) m existe una carga puntual de –4 μC y en el punto (0,-4) m otra de +6μC. Calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico creado por ambas cargas en el origen de coordenadas.
Actividad 3 :
Datos: (3,0) m ; Q1 = –4 μC= 4·10–6 C; (0,4) m ; Q2 = +6μC = +6·10–6 C; K =9·109 2
2
N m
C
×
(3,0) m
X
yDibujamos unos ejes de coordenadas con los puntos y las cargas.
(0,-4) m
Q1
A continuación dibujamos los vectores campo creado por cada carga en el punto (0,0).
1Er
2Er
Q2
Ahora calculamos el valor de los vectores y . 1Er
2Er
11 1 2
1
QE E K
r
r= =
69
2
4 109 10
3
−×= × 3 N4 10
C= ×
22 2 2
2
QE E K
r
r= =
69
2
6 109 10
4
−×= × 3 N3,375 10
C= ×
Según el principio de superposición, el campo resultante en el origen de coordenadas será la suma vectorial del campo creado por cada carga.
Er
Finalmente, podemos calcular el valor del vector aplicando el teorema de Pitágoras.Er
2 221EE E= + 2 2 34 3,375 10= + × 3 N
5,23 10C
= ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS216
Calcula potencial gravitatorio que crea una masa puntual de 200 kg en un punto P que dista de ella 40 cm.
Actividad 7 :
Datos: m = 200 kg ; r = 40 cm = 0,40 m; G = 6,67·10─11 × 2
2
N m
kg
M
r
Cuidamos de que todas las unidades estén expresadas en el S.I. y aplicamos la expresión que vimos en la diapositiva 31, que nos permite calcular el potencial gravitatorio:
MV G
r= − 11 200
6,67 100,40
−= − × 8 J3,34 10
kg−= − ×
Actividad 8 : ¿Cuánto dista el punto A de la figura de la masa M?
P
M = 350 kg
r
A8 1
AV 5 10 J kg− −= − × ×Aplicamos la expresión anterior del potencial gravitatorio, despejando la distancia que nos piden:
MV G
r= − M
r GV
= − 118
3506,67 10
5 10−
−= − ×− ×
0,47 m=
Nos dan la masa M que crea el campo y el potencial creado por ella en un punto A que dista una distancia r de M.
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS217
• Intensidad de campo eléctrico creado por varias cargas en un punto del campo
–
+
+
1Er
2Er
Er
P
Q2
Q1
1 2E E E= +r r r
El campo eléctrico resultante en el punto P es la suma vectorial del campo eléctrico creado por las cargas Q1 y Q2 :
Cuando existen varias cargas, al igual que en el campo gravitatorio, se cumple el principio de superposición:
2ur
1ur
11 12
1
QE k u
r= ×
r r
r1
r2
22 22
2
QE k u
r= ×
r r
Campo creado por Q1:
Campo creado por Q2:
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS218
Actividad 11 página 177:Datos: Q = +4 μC = + 4· 10–6 C; r = 50 cm = 0,50 m;
a) En el vacío K = 9·109 N·m2·C–2
++ 0,5 m
Dibujamos el vector campo Eur
QEur Este es el vector intensidad de campo creado por
la carga Q a 0,50 m de distancia. Su módulo es:
2
QE k
r=
69
2
4 109 10
0,50
−×= × 5 N1,4 10
C= ×
b) En el agua, como la permitividad eléctrica relativa del agua vale 80, vimos en el ejercicio 8 que la constante k toma el siguiente valor:
9 29
agua 2
9 10 N mK 0,1125 10
80 C
× ×= = ×
Y el valor de la intensidad de campo será:
69 3
2 2
Q 4 10 NE k 0,1125 10 1,8 10
r 0,50 C
−×= = × = ×
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS219
Actividad 14 página 177:Datos: Q1
= +4 μC = +4 · 10–6 C; Q2 = + 1 μC = + 1· 10–6 C; d = 30 cm = 0,30 m; r1 =12 cm
=0,12 m; K = 9·109 N·m2·C–2 Hacemos un esquema de la situación de las cargas en el que podamos dibujar el vector intensidad de campo creado por cada una de ellas en el punto que nos piden.
+ +P
Q2Q1
0,30 m0,12 m
1Eur
2Er
Er+
Calcularemos sus módulos:6
1 9 61 2 2
1
Q 4 10 NE k 9 10 2,5 10
r 0,12 C
−×= = × = ×6
2 9 52 2 2
2
Q 1 10 NE k 9 10 2,78 10
r 0,18 C
−×= = × = ×
Aplicamos el principio de superposición para calcular el campo resultante:
1 2E EE= +urr uru
y como se trata de dos vectores de la misma dirección y sentido contrario, para calcular el módulo del vector resultante, restamos los módulos de los vectores componentes:
E = E1 – E2 = 2,5 ·106 – 2,78 ·105 = 2,22 ·106
N
C
Vectorialmente podemos poner que: 6 NE 2, 22 10 i
C= ×
ur r
x
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS220
Si en el punto donde hemos determinado la intensidad de campo eléctrico, situamos una carga Q3 = – 0,5 μC = – 0,5 · 10–6 C el modo más simple de calcular la fuerza resultante
(suma de las que ejercerían Q1 y Q2) sobre ella es aplicar la definición de intensidad de
campo en ese punto:
3
FE
Q=
rur
Actividad 14 página 177 (Cont):
despejamos la fuerza resultante sobre Q3:
6 63F Q E 0,5 10 2,22 10 i 1,11 i N−× − × ×= =× −=
r ur r r
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS221
• Potencial eléctrico Ve en un punto del campo (del espacio)
Como hicimos en el campo gravitatorio, definiremos el potencial a partir del concepto de energía potencial eléctrica.
ep
Q qE k
r
×=
Energía potencial eléctrica de un sistema de cargas
+ –
Q q
La energía potencial eléctrica de una carga q que se encuentra en un punto de un campo eléctrico creado por la carga Q a una distancia r de ésta, es igual al trabajo que realiza la fuerza del campo para trasladar la carga q desde dicho punto hasta el infinito.
r
∞
Matemáticamente se expresa mediante la ecuación:
Tenemos una carga eléctrica Q que crea un campo y a una distancia r se encuentra otra carga q :
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS222
Q Q
r r
Unidad en el S.I.
• Potencial eléctrico Ve
e
QV k
r=
JVoltio (V)
C=
+ –
en un punto del campo es la energía potencial eléctrica que tiene la unidad de carga situada en ese punto.
epe
EV
q=
Q qk
×
= rq
Qk
r=
Al calcular el potencial eléctrico es obligatorio poner el signo de la carga, con lo que:
• Una carga positiva crea en cualquier punto un potencial eléctrico POSITIVO
• Una carga negativa crea en cualquier punto un potencial eléctrico NEGATIVO
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS223
Q1
Q2
r1
• Potencial eléctrico Ve en un punto del campo creado por varias cargas
1
1e
1
QV k
r=
+
–
Cuando existen varias cargas, al igual que en el campo gravitatorio, se cumple el principio de superposición y el potencial en un punto es la suma algebraica del potencial que cada carga crea en ese punto:
r2
PLa carga Q1 crea en el punto P un potencial eléctrico Ve 1:
2
2e
2
QV k
r=
La carga Q2 crea en el punto P un potencial eléctrico Ve 2:
El potencial eléctrico Ve en el punto P será la suma algebraica de los potenciales Ve 1 y Ve 2:
1 2
1 2e e e
1 2
Q QV V V k k
r r= + = +
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS224
BA A BW Ep Ep= −
Al igual que vimos en el campo gravitatorio, la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico la podemos relacionar con el trabajo que realiza el campo para trasladar a una carga q desde el primer punto al segundo:
Vimos que:
A partir de la definición de potencial eléctrico, podemos escribir que:
e
EpV
q= eEp q V= ×
Sustituyendo en la expresión anterior:
BA A BW Ep Ep= − e A e Bq V q V= × − ×
Y sacando factor común la carga nos queda:BA A BW q (V V )= × −
• Potencial eléctrico Ve (Cont.)
AV
BV
q
Región del espacio en la que existe un campo eléctrico
A
B
El trabajo realizado por las fuerzas del campo eléctrico en este desplazamiento de la carga q es igual al producto de la carga por la diferencia de potencial entre los puntos inicial y final:
BA A BW q (V V )= × −
Esta expresión es válida sea cual sea el camino que haya seguido la carga q para ir desde el punto A al B.
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS225
Actividad 16 página 180:
Datos:Q = +4 · 10–8 C; r = 5 cm = 0,05 m; K = 9·109 N·m2·C–2 ; q = – 1,5 · 10–9 C
a) Aplicamos la expresión del potencial (como es una magnitud escalar, es necesario poner la carga con su signo y no el valor absoluto de la carga, como hemos hecho hasta ahora para calcular la fuerza y la intensidad de campo).
e
QV K
r=
89 4 10
9 100,05
−+ ×= × 7200 V= +
b) Como conocemos ya el potencial en ese punto, la energía potencial eléctrica la obtenemos multiplicando la carga q que colocamos por el potencial eléctrico del punto:
Ep e = q · Ve = – 1,5 · 10–9 ·7200 = – 1,1 · 10–5 J
epe
EV
q=
Despejamos:
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS226
+
2.2.Representación del campo eléctricoUn campo de fuerzas, como el campo eléctrico puede representarse por sus líneas de fuerzas o líneas de campo y por sus superficies equipotenciales
►Las líneas de fuerzas o líneas de campo son líneas imaginarias tangentes al vector intensidad de campo en cada punto.
Se trazan de modo que la densidad de líneas de campo sea proporcional al módulo del campo eléctrico
Lineas de fuerzas del campo eléctrico
creado por una carga puntual Q positiva
Lineas de fuerzas del campo eléctrico
creado por una carga puntual Q negativa
Q–Q
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS227
Líneas de fuerzas del campo eléctrico creado por un sistema de dos cargas puntuales iguales
Er
Er
Er
Er
Applet de Angel Franco Applet Applet2
Applet S.Reddy
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS228
►Al unir los puntos en los cuales el potencial eléctrico tiene el mismo valor se obtienen las superficies equipotenciales.
•Las superficies equipotenciales son, en cada punto, perpendiculares a la línea de campo que pasa por ese punto.
•El trabajo que realiza el campo eléctrico para trasladar cualquier carga de un punto a otro de la misma superficie equipotencial es nulo.
Sabemos que :
A BSi V V= se cumple que el trabajo es nulo :BAW 0=
•Para una carga puntual, las superficies equipotenciales son superficies esféricas con centro en la carga.
Líneas de campo
Superficies equipotenciales
BA A BW q (V V )= × −
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS229
CONDUCTORES y AISLANTES (DIELÉCTRICOS)
LOS CONDUCTORES, debido al tipo de enlace que une a sus átomos, tienen cargas libres, que se pueden mover por el conductor.
Si situamos un conductor en un campo eléctrico, sus cargas libres se ven sometidas a fuerzas eléctricas que las empujarán hasta la superficie del conductor
FE
q=r
r
LOS AISLANTES, por el contrario, se caracterizan por la baja movilidad que tienen sus electrones, debido al tipo de enlace que une sus átomos.
Como: F q E⇒ = ×r r
Carácter relativo de conductores y aislantes:
Hay buenos conductores eléctricos y malos conductores eléctricos. Igualmente, hay buenos y malos aislantes eléctricos.
Se dice que un conductor alcanza EL EQUILIBRIO ELECTROSTÁTICO (E.E.) cuando sus cargas libres están en reposo.
01/14/13 IPEP de Cádiz - Departamento de Física y Química - FIS230
Propiedades de los conductores en equilibrio electrostático (E.E.):
• El campo eléctrico Er
en todo punto del interior de un conductor en E.E. es nulo.
EqFrr
⋅= que pondría en movimiento Ya que si no fuese así, existiría una fuerza
a las cargas libres, lo que está en contra de la hipótesis.
E 0≠r
F q E 0= × ≠r r
E 0=r
F q E 0= × =r r
Conductor en equilibrio electrostático Si el conductor no está en E.E. el campo eléctrico en su interior no es nulo y existiría una fuerza que movería a las cargas
• Sí un conductor está cargado, el exceso de carga se distribuye por la superficie del conductor, luego la carga neta en el interior de un conductor (suma de las cargas positivas y negativas) es siempre nula.
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• El campo eléctrico en cualquier punto exterior y próximo a un conductor cargado en E.E. es siempre perpendicular a la superficie del conductor. De no ser así, se podría descomponer en dos componentes, una perpendicular a la superficie y otra tangencial, y ésta ejercería una fuerza sobre las cargas, dejando de estar por tanto en E.E.
• Todo conductor en E.E. constituye un volumen equipotencial, lo que significa que el potencial es el mismo en todos sus puntos. Este potencial recibe el nombre de POTENCIAL DEL CONDUCTOR. De no ser así, las cargas libres irían de un punto a otro con menor potencial y esto está en contra de la hipótesis.
Propiedades de los conductores en equilibrio electrostático (E.E.): (Cont.)
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Movimiento de una partícula cargada en el interior de un campo eléctrico (applet)
Movimiento de una partícula cargada en el interior de un campo eléctrico (applet modelo interactivo)
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctricaElectrización por contacto
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Cuerpo neutro
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctrica
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctrica
Electrización por frotamiento
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctricaElectrización por contacto
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Cuerpo neutro
Cuerpo con carga neta positiva
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctricaElectrización por contacto
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Cuerpo neutro
Cuerpo con carga neta positiva
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctrica
Electrización por inducción
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Cuerpo neutro
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Fuerzas eléctricas: Carga eléctricaElectrización por inducción
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Cuerpo neutro
Cuerpo con carga neta negativa
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