4m unidad 1.1 electrostática

Unidad 1:Electromagnetismo

Liceo Bicentenario Viña del marFÍSICA

Prof. Paula Durán Ávila4° año medio 2014

Capítulo 1:Electrostática

Objetivos

Al término de la unidad, usted deberá:1. Comprender las propiedades de la

carga eléctrica.2. Reconocer los procedimientos para

cargar un cuerpo. Diferenciar los elementos entre

conductores y no conductores Aplicar la Ley de Coulomb

Carga Electrostática

Existen dos tipos de carga: Electrones ( - ) Protones (+)

La carga es un valor cuantizado

Su unidad de medida es Coulomb [C]

Según la carga neta los cuerpos pueden ser:

CUERPO NEGATIVO

CUERPO POSITIVO

Posee un déficit de electrones.

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Posee un exceso de electrones.

CUERPO NEUTRO Los electrones están en la misma cantidad a

los protones

Electrones Libre

Ley de los Signos o de Atracción y Repulsión

Materiales

CONDUCTORESAISLANTES O DIELÉCTRICOS

Aislantes y Conductores

Formas de Electrizar un Cuerpo Ley de conservación de la carga eléctrica.

Existe un tránsito de electrones entre cuerpos.

Existen tres formas de electrización de un cuerpo: Frotamiento Contacto Inducción

Electrización por Frotación

Al frotar un cuerpo neutro con otro, una parte de los electrones de la superficie se transfiere al otro cuerpo.

Ambos cuerpos quedan electrizados con cargas de distinto signo.

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¿Qué le ocurre a una peineta de plástico que ha sido frotada con el pelo?

Ejemplo:

Electrización por Contacto

Al estar en contacto un cuerpo neutro con otro electrizado, se produce transferencia de electrones.

Ambos cuerpos quedan electrizados con cargas de igual signo.

Antes de continuar debes saber…

CONTACTO A TIERRA POLARIZACIÓN

la carga negativa está en un extremo y en el otro está la carga positiva.

Se produce por el desplazamiento de los electrones.

Electrización por Inducción Al acercar un cuerpo

cargado (inductor) a uno neutro (inducido), se produce en éste una polarización.

Si se conecta el cuerpo a tierra, se produce transferencia de electrones

El cuerpo inducido electrizado con carga de diferente signo al inductor.

EJERCICIO Nº 1 Un cuerpo está cargado negativamente cuando tiene

I. cierto número de electrones libres.II. déficit de electrones.III. exceso de electrones.

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) Sólo I Y III

toConocimien

C

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EJERCICIO Nº 2 Se tiene un electroscopio cargado negativamente, producto

de lo cual se produce una pequeña separación de las hojas. Si ahora se aproxima una esfera con carga negativa a la esfera metálica del electroscopio, como muestra la figura, se espera que las hojas del electroscopio

I. se separen aún más.II. se acerquen.III. permanezcan igual.

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) No se puede determinar.E) Ninguna de ellas.

Análisis

A

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EJERCICIO Nº 3

Una barra aislante P, electrizada positivamente, se coloca en las proximidades de una barra metálica B (fija), no electrizada. La esfera conductora E, también descargada, está suspendida por un hilo aislante, próxima al otro extremo de la barra. Se puede afirmar que

I. la barra B se polariza.II. la esfera E se polariza.III. la barra B y la esfera E se atraen.A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) I, II y III

Análisis

E

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EJERCICIO Nº 4

Al poner en contacto dos cuerpos, uno cargado positivamente y otro neutro, se espera que

A) ambos cuerpos queden cargados positivamente.B) un cuerpo quede positivo y el otro negativo.C) ambos cuerpos queden cargados negativamente.D) ambos queden neutros.E) que los cuerpos mantengan su estado eléctrico.

toConocimien

A

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Fuerza Eléctrica

Responsable de que los cuerpos cargados eléctricamente se puedan atraer o repeler.

Es descrita por la Ley de Coulomb

Ley de Coulomb

Coulomb determina que: “La fuerza eléctrica entre dos caras

puntuales q1 y q2, separadas una distancia r es directamente proporcional

al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado

de la distancia que las separa.”

Ley de Coulomb

221

r

qqkF

Donde: F: Fuerza. Newton

[N] Q1 y q2: Cargas

eléctricas – Coulomb [C]

R: distancia que separa a las cargas – metros [m]

K: Constante de proporcionalidad

2

29109C

Nmk

Ejercicio N°5

Una carga puntual positiva Q1=0,23[µC], se coloca a una distancia r=3[cm] de otra carga puntal, pero negativa Q2=-0,60[µC]. Calcule la fuerza que ejerce Q2 sobre Q1.

Ejercicio N°6

Se tienen dos cargas Q1=0,69[µC] y Q2=0,45[µC] y están separadas 5[cm]. Calcule la fuerza entre ellos.

EJERCICIO Nº 7

A Comprensión

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Para que el módulo de la fuerza entre dos cuerpos que tienen carga eléctrica aumente, se debe

I. aumentar el valor de la carga eléctrica en los cuerpos.II. cambiar el signo de alguna de las cargas.III. aumentar la separación entre los cuerpos.

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) I, II y III

EJERCICIO Nº 8

E Análisis

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Dos cargas iguales y del mismo signo, separadas una distancia d, se repelen con una fuerza F. Si F` es la nueva fuerza repulsiva. Al triplicar la distancia y considerando que una de las cargas disminuye a la mitad, ¿cuál será la razón entre F y F`?

A)1:9B)1:18C)2:1D)2:9E)18:1

CARGA DE PRUEBA (q0) Carga ficticia No ejerce fuerzas sobre las cargas

cercanas. Es positiva No tiene masa.

CAMPO ELÉCTRICO (E)

Al colocar en algún punto del espacio una carga de prueba q0, ella experimenta una fuerza electrostática neta F, en dicho punto existe un campo eléctrico E

Sus unidades son: [N/C] Carga generadora: partícula cargada que

genera un campo eléctrico

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0q

FE

Líneas de Campo

Representar el campo eléctrico mediante diagramas o patrones.

La dirección se define como la dirección de la fuerza eléctrica que se ejerce sobre una pequeña carga + situada en dicho punto.

Intensidad del Campo Eléctrico

Es una forma independiente a la carga sobre la cual actúa

Si se retira la carga de prueba el campo existe pero la fuerza no

Depende solo de: Carga generadora (Q) Distancia (r)

2r

kQE

Ejercicio N°9

Calcula el campo eléctrico creado por una carga Q=2[µC] en un punto P situada a 30[cm] de ella en el aire ¿Qué fuerza actuará sobre una carga q0=-4[µC] situada en el punto P?

Ejercicio N°10

Dibuje el campo eléctrico entre estas dos cargas.

+2

–

Contenidos Vistos:

Cargas eléctricas Ley de atracción y repulsión Formas de electrizar un cuerpo

Contacto Frotación Inducción

Conductores y Aislantes Fuerza Eléctrica Campo Eléctrico