PARTEII)ELECTROSTÁTICA.CAMPOELÉCTRICO

Departamento de Electrónica y Sistemas

1.  Cargaeléctricaymateria.Distribucionesdecarga2.  LeydeCoulomb

3.  Campoeléctrico

TEMA2)LeydeCoulomb.Campoeléctrico

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•  PropiedaddelasparGculaselementales,caracterizadaaparJrdelafuerzaelectrostáJca

•  PosiJvaynegaJva–  Cargasdesignoopuestoseatraen–  Cargasdelmismosignoserepelen

•  ParGculasatómicas:–  Electrón

•  e=‐1,6E‐19C•  Sesitúanenlacortezadelátomo

–  Protón•  p=‐e•  Sesitúanenelnúcleodelátomo

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•  Carga=carganeta=canJdadcargasposiJvas–canJdaddecargasnegaJvas

•  Objetocargado:excesodeelectrones(negaJva)oprotones(posiJva)

•  Principiodeconservacióndelacarga–  Enunsistemaaisladolacargatotalseconserva–  Lacargaeléctricanosecreanisedestruye,sólosetransfiere

•  Principiodecuan4ficacióndelacarga–  LacargaeléctricaessiempremúlJploenterodelacargadelelectrón(Q=n*e)

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•  Conductores–  Poseenportadoresdecargaquesemuevencongranlibertad– Metales

•  Electroneslibresformanungaselectrónico:responsabledelaconducJvidadeléctrica

•  Portadoresdecarga:electrones–  Fluidosionizados

•  Portadoresdecarga:ionesposiJvosynegaJvos•  Aislantes

–  Todaslascargasestánfijasofuertementeligadas:noconducen

•  Semiconductores

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•  Todas las cargas elementales están concentradasenunaregióndetamañodespreciablerespectoalrestodeobjetosdelsistemaconsiderado

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X

Z

Yq1

q2

q3

q7

q4

q5

q6

•  Lacarganoestáconcentradaenpuntosaislados,sinoquesedistribuyedemodoconJnuo

•  Consideramoslafuncióndensidaddecarga

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•  Lacargasedistribuyealolargodeunalínea(hilolargoyfino)– Densidadlinealdecarga:

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dl

dq

•  Lacargasedistribuyeporlasuperficiedelobjeto,amododeuna“capadepintura”– Densidadsuperficialdecarga:

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€

⇒ Q = σdSS∫

dS

dq

•  Lacargasedistribuyeentodoelvolumendelobjeto– Densidadvolumétricadecarga:

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dV

dq

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CharlesdeCoulomb(1736–1806)

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•  Determinalafuerzaentredoscargaspuntuales

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€

k =14πε0

× 9 ⋅109 Nm2

C2

X

Z

Y

qb

qar

Atracción/repulsiónincluidoenvectorunitario

•  Lafuerzacorrespondienteavariascargaseslasumadelasfuerzasindividuales

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1. Fuerza ejercida sobre la carga qc=‐2 μC por lascargas qa=3 μC y qb=‐6 μC, si las cargas estánsituadas en los puntos a = (0,0,0), b = (0,4,0) yc=(0,0,3)

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•  Cálculodelafuerzaejercidasobreunacargapuntualporunadistribucióndecarga

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Campo vectorial

•  Dependede:– Laposiciónyvalordelascargasquelocrean(distribucióndecarga)

– Laposicióndelpuntoqueconsideramos

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Distrib. de cargas puntuales

Distrib. de carga continua

-

•  Representaciónvisualdelcampo

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+

1.CampoeléctricocreadoporunanillocircularderadioaconcargatotalQuniformementedistribuidaenlospuntosdesueje

2. Campo eléctrico creado por un disco de radio a cargado condensidadsuperficialdecargauniformeσenlospuntosdesueje

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3.CampoeléctricocreadoporunhilorectoyfinodelongitudLcondensidad lineal de carga uniforme λ en los puntos del eje queconJenealhilo

4. Campo eléctrico creado por un plano indefinido cargado condensidadsuperficialdecargauniformeσ

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5.Campoeléctricoenelinterioryexteriordeunaláminaindefinidadeespesora,permiJvidadeléctricaεydensidadvolumétricadecargauniformeρ

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En el interior

En el exterior