Prof. Pedro Eche Querevalú

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5to de Secundaria

2011

Contenido Temático

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Evaluación

Bibliografía

Créditos

Presentación

Inicio

En todos los ámbitos de la vida moderna podemos

encontrar hoy en día muchos dispositivos y equipos

que emplean motores eléctricos de diversos modelos,

tamaños y potencias para realizar un determinado

trabajo. Todos ellos, sin excepción, funcionan con

corriente alterna (C.A.), o de lo contrario con corriente

directa (C.D.), conocida también como corriente

continua (C.C.). Sin embargo, la mayoría de los

dispositivos y equipos que requieren poca potencia

para poner en funcionamiento sus mecanismos

emplean solamente motores de corriente directa de

pequeño tamaño, que utilizan como fuente

suministradora de corriente eléctrica o fuerza

electromotriz (F.E.M.) pilas, batería, o un convertidor de

corriente alterna en directa.

Presentación

Vista interna de un pequeño motor de

corriente directa (C.D. o C.C.) de 3

volt, alimentado por dos pilas tipo AA,

de 1 ½ volt cada una, conectadas en

serie.

Inicio

EL CAMPO ELÉCTRICO

LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

POTENCIAL ELÉCTRICO

CONDENSADOR ELÉCTRICO

ENERGÍA ELÉCTRICA ALMACENADA POR UN CONDENSADOR

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES

PROBLEMAS RESUELTOS

Contenido Temático

Inicio

CAMPO ELÉCTRICO: ELa fuerza eléctrica es, al igual que la fuerza gravitacional, una fuerza a

distancia. Una carga eléctrica puede ejercer una fuerza eléctrica sobre

otra carga a través del medio que la rodea, sin la necesidad del contacto

directo. Para comprender este hecho se introduce el concepto de CAMPO

ELÉCTRICO.

“EL CAMPO ELÉCTRICO es el medio que le permite a un cuerpo cargado

eléctricamente ejercer una fuerza eléctrica sobre otro cuerpo cargado o

polarizado”.

Campo eléctrico creado en el punto P por una carga de fuente q1 positiva (a) y por

una otra negativa (b).

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Inicio

INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICOPara determinar la intensidad del campo eléctrico en una región determinada del

espacio se utiliza una carga de prueba positiva (por convención) q0. Si

observamos la acción de una fuerza eléctrica sobre esta carga de prueba

entonces existe un campo eléctrico.

La intensidad del campo eléctrico (E) es el cociente entre la fuerza eléctrica (F)

que experimenta una carga de prueba positiva (q0) y el valor de la carga de

prueba.

En el SI el campo eléctrico se mide en N/C

El campo eléctrico es una magnitud vectorial, su dirección y sentido en un

punto del espacio es igual que la dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre

una carga de prueba positiva colocada en dicho punto.

CONTINUA>>

0q

FE

Inicio

LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO GENERADO POR UNA ESFERA O CARGA PUNTUAL

Acabamos de definir cómo medir la intensidad del campo eléctrico en un punto del

espacio sin importarnos qué carga eléctrica genera dicho campo. No obstante

podemos calcular la intensidad del campo en un punto del espacio en función de la

carga puntual o esférica Q que genera el campo, usando la ley de Coulomb.

Unidades SI

E= N/C

2

0

2

0

0

.

..

d

QkE

q

d

qQk

E

q

FE

Inicio

LÍNEAS DE FUERZA ELÉCTRICASPara representar el campo eléctrico que no

observamos utilizamos unas líneas imaginarias

llamadas líneas de fuerza también llamados líneas de

campo.

“Son líneas imaginarias que representa al campo

eléctrico que no observamos”. Se dibujan siguiendo la

trayectoria de una partícula cargada positivamente en el

interior del campo.

Otra definición: Son líneas imaginarias que ayudan a

visualizar cómo va variando la dirección del campo

eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican

las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva

si se la abandona libremente, por lo que las líneas de

campo salen de las cargas positivas y llegan a las

cargas negativas.

La densidad de líneas de fuerza en una región del

espacio es directamente proporcional a la intensidad de

campo eléctrico.

Las líneas de campo creadas por una carga

positiva están dirigidas hacia afuera; coincide con

el sentido que tendría la fuerza electrostática sobre

otra carga positiva.

Inicio

PROBLEMACalcula la fuerza que experimenta una carga eléctrica positiva de 10 µC cuando se coloca

dentro de un campo eléctrico de valor 800 N/C dirigido hacia la derecha.

Datos:

1 µC=10-6 C

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Calculamos la fuerza eléctrica usando la intensidad del

campo eléctrico.

Rpta:- La fuerza eléctrica es igual a 8.10-3 N y está

dirigida hacia la dercha

NF

NF

CNCF

EqF

q

FE

3

26

6

0

0

10.8

)10.8)(10.(10

)/800)(10.(10

.

Inicio

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICAPara calcular la energía potencial eléctrica es necesario fijar un punto de referencia en el

cual se considere que la carga q tiene una energía potencial eléctrica igual a cero. Tal

punto está a una distancia infinita de la carga Q.

“La energía potencial eléctrica (U) que posee una carga (q) en un punto P situado a

una distancia (d) de la carga (Q), es igual al trabajo externo necesario para traer la

carga (q) desde el infinito hasta el punto P en contra de la fuerza eléctrica”

Unidades

La energía y el trabajo se expresan en Joules (J)

La energía potencial eléctrica puede ser positiva o negativa, esto se debe a que el

trabajo externo puede ser a favor del movimiento (cargas de igual signo) o en contra del

movimiento (cargas de signos diferentes).

CONTINUA>>

d

qQkU

WU

p

Pexterno

p

..

Inicio

POTENCIAL ELÉCTRICO (V)Las cargas eléctricas generan un campo eléctrico a su alrededor, lo que les permite

ejercer fuerzas a distancia. Si utilizamos el concepto de energía en lugar de fuerza, los

campos eléctricos tienen la propiedad de proporcionar energía potencial eléctrica a

cualquier carga que se coloque en el interior del campo. Tal propiedad se mide con una

magnitud escalar llamada potencial eléctrico.

“El potencial eléctrico (V) en un punto P del campo eléctrico se calcula como el

cociente entre la energía potencial eléctrica (U) proporcionada a una carga de

prueba positiva (q0) en dicho punto y el valor de dicha carga de prueba”

El potencial eléctrico en un punto P en términos de la carga eléctrica Q que genera

el campo eléctrico se calcula:

Unidades SI

Potencial eléctrico en voltios(V)

1V=1J/C

CONTINUA>>

0q

UV

p

p

d

QkV

q

d

qQk

Vq

UV pp

p

p .

..

0

0

0

Inicio

EL CONDENSADOR ELÉCTRICOUn condensador eléctrico es aquel dispositivo

capaz de retener cargas eléctricas de manera que

la energía potencial eléctrica quede almacenada.

Allá por el año 1745, el físico holandés Pieter Van

Musschenbrock, de la Universidad de Leyden,

descubrió que las cargas eléctricas podían ser

almacenadas en una botella de vidrio forrada por

una fina capa de estaño, por dentro y por fuera, y

cuya capa metálica interior estaba en contacto

mediante un conductor a un generador

electrostático.

El condensador eléctrico más simple es el

condensador de placas paralelas, formado por dos

láminas metálicas muy finas A y B, separadas y

aisladas una de la otra por una lámina delgada de

un material dieléctrico, como por ejemplo el

plástico.

Inicio

¿Cómo se carga un condensador?En la antigüedad los condensadores se cargaban mediante un generador electrostático

(generador de Van der Graff o de Wimshurst). Hoy podemos cargar fácilmente un

condensador conectándolo a una batería. La batería polariza las placas matálicas

generando una diferencia de potencial entre ellas conocida como voltaje.

La cantidad de carga q que almacena un condensador depende directamente del voltaje V

que aplica la batería.

Donde:

Q se expresa en coulomb (C)

V en voltios (V)

C es una constante llamada capacidad eléctrica que depende de la geometría del

condensador y se expresa en faradios (F).

1F= 1 C/V

Como un faradio es una unidad muy grande generalmente se usan submúltiplos, como el

microfaradio (1µF=10-9 F)

O el nanofaradio (1 nF=10-9 F)

VCq .

Inicio

Energía eléctrica almacenada por un condensadorPara calcular la energía eléctrica

almacenada por un condensador

usamos la siguiente fórmula:

En el SI:

U es la energía se expresa en

Joules (J)

VqU .2

1

Inicio

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORESEn SERIELas placas van conectadas una a continuación de otra; la primera placa y la última se

conectan a una diferencia de potencial V. En este tipo de asociación cada condensador

almacena la misma cantidad de carga y la diferencia de potencial total se reparte para

cada condensador.

Se cumple:

qtotal = q 1=q 2=q3

Vtotal = V 1+ V 3+ V4

321

1111

CCCCtotal

V

Inicio

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORESEn PARALELOCada condensador es conectado a la misma diferencia de potencial entre sus placas.

En este tipo de asociación cada condensador almacena la carga proporcional a su

capacidad.

Se cumple:

qtotal = q 1+q 2+q3

Vtotal = V 1= V 2= V3

Ctotal = C1 + C2 + C3

Inicio

PROBLEMA

¿Cuál es la máxima y mínima capacidad equivalente que se puede obtener con tres

condensadores 20 µF , 30 µF y 60 µF?.

IMPORTANTE

La máxima capacidad se obtiene en una asociación en paralelo, y la mínima en una

asociación en serie.

Máxima capacidad (PARALELO):

Ctotal = C1 + C2 + C3

Ctotal=20 µF + 30 µF + 60 µF

Ctotal= 110 µF

Mínima Capacidad (SERIE):

FCFC

FFFC

CCCC

total

total

total

total

11010

11

60

1

30

1

20

11

1111

321

Inicio

Actividades interactivas

Recursos

Haz clic en “Actividades interactivas” para ingresar para desarrollar las actividades educativas

lúdicas

Inicio

Créditos

Electrostática II - introducción

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_motor_cd/af_motor_cd_1.htm

Condensador eléctrico

http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=36

Condensador teoría

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/plano/plano.htm

Condensadores

http://andreita1124.blogspot.com/2008/07/electricidad_22.html

Electrostática

http://www.ifent.org/lecciones/electrostatica/eletica21.asp

Cargas eléctricas

http://www.angelfire.com/empire/seigfrid/Portada.html

Cargas eléctricas

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_electrostatica/ke_electrostatica_1.htm

Imagen

http://www.telefuerza.com/sabias_que/archivos/c48baa_20070610192344-rayo.jpg

Experimento

http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/conciencia/experimentos/electrostatica.ht

m

Simulaciones

http://www.educaplus.org/cat-66-p1-

Electrost%C3%A1tica_F%C3%ADsica.html?PHPSESSID=qrkdiltr

Experimentos sencillos de electrostática

http://fs210secc1002.wordpress.com/electrostatica/

Campo eléctrico

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/campo_electr.html

Campo y potencial eléctrico de una carga puntual

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/campo.htm