electrostática. Fisica, Otro de Física. Universidad César Vallejo
tatianadd
tatianadd26 de junio de 2017

electrostática. Fisica, Otro de Física. Universidad César Vallejo

DOCX (4 MB)
13 pages
1Número de download
58Número de visitas
Descripción
física, leyes de la electroestatica
20Puntos
Puntos download necesarios para descargar
este documento
descarga el documento
Pre-visualización3 pages / 13
Esta solo es una pre-visualización
3 shown on 13 pages
descarga el documento
Esta solo es una pre-visualización
3 shown on 13 pages
descarga el documento
Esta solo es una pre-visualización
3 shown on 13 pages
descarga el documento
Esta solo es una pre-visualización
3 shown on 13 pages
descarga el documento

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

FACULTAD DE INGENIERIA GEOGRAFÍA, AMBIENTAL Y ECOTURISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

TEMA:

ELECTROSTÁTICA

CURSO:

FÍSICA I

PROFESORA:

LUCY HUAYLLACAYÁN MALLQUI

INTEGRANTES:

CHAPA GUTIERREZ, ALEJANDRO

CONDE VILCA, EMILIANO

CORTEZ MEDINA, MARYCIELO

DOLORIERT DONATO, TATIANA E.

ESPEJO APAZA, JEAN PIERRE

ESPINOZA CRUZATT, KATHIA

FLORES MEDINA, NEIL HALLEN

GALLARDO RUMICHE, CESAR ALBERTO

GÓMEZ DÍAZ, LEANDRO ESTÉFANO

CICLO:

III

AULA:

B3-1 MA

2016

DEDICATORIA

A nuestros padres que nos han dado la existencia; y en ella la capacidad por superarnos y desearnos lo mejor en cada paso por este camino difícil y arduo

de la vida. Gracias por ser como son, porque su presencia y orientación han ayudado a construir y

forjar las personas que ahora somos.

AGRADECIMIENTOS

A nuestros maestros y amigos; que en el andar de la vida nos hemos ido encontrando; porque cada uno

de ustedes ha motivado nuestros sueños y esperanzas de consolidar un mundo más humano y con justicia. Gracias también a todos los que han recorrido este

camino con nosotros, porque nos han enseñado a ser más humanos.

ÍNDICE DE CONTENIDO

ELECTROSTÁTICA PÁG

1. Carga eléctrica y cuantización de la carga.

1.1. Ley de conservación de la carga eléctrica.

1.2 Propiedades de la carga eléctrica.

2. Ley de Coulomb.

3. Campo eléctrico.

3.1 Intensidad del campo eléctrico.

4. Líneas de fuerzas.

4.1 Campo eléctrico homogéneo

5. Energía de potencial eléctrico.

6. Potencial eléctrico.

7. Diferencia de potencial.

1.2. Superficies equipotenciales.

8. Equilibrio electrostático.

9. Potencial y campo eléctrico en una esfera conductora.

10. Fuerza electrostática.

11. Energía potencial de integración eléctrica.

12. Capacidad eléctrica.

12.1Condensadores.

12.2 Capacidad de los condensadores

12.3 Efecto del dieléctrico de un condensador.

13. Asociación de condensadores.

14. Teorema de la trayectoria.

14.1Efecto puente.

15. Ley de Coulomb en un medio dieléctrico.

16. Aplicaciones de la electrostática en la Ingeniería ambiental.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga

eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cuando las

cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática.

Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede

ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.

En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el Culombio (C). Un

Culombio es la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor

eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio.

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas

partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los átomos están

formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En general,

los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de protones.

Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un

exceso de electrones. La carga del electrón es una constante física fundamental. El

protón tiene la misma cantidad de carga que un electrón pero con signo opuesto.

La carga eléctrica está cuantizada, por lo que, cuando un objeto (o partícula, a

excepción de los quarks) está cargado, su carga es un múltiplo entero de la carga del

electrón.

A lo largo de estas páginas trataremos los fenómenos asociados a dos tipos de objetos

cargados: cargas puntuales y distribuciones continuas de carga utilizando un método

empírico y analítico.

ELECTROSTÁTICA

Es el estudio de las propiedades e interacciones entre los cuerpos electrizados, en

reposo.

1. CARGA ELÉCTRICA y CUANTIZACIÓN DE LA CARGA:

Es una magnitud que caracteriza a un cuerpo por exceso o defecto de electrones que

posee después una interacción con otro1.

Si un cuerpo tiene exceso de electrones se le dice que está cargado negativamente; y si

el cuerpo tiene defecto de electrones se le dice que está cargado positivamente.

La partícula más pequeña y conocida por el ser humano es el protón y lo que se sabe es

que está constituida por 3 partículas estables: el protón, el electrón y el neutrón.

La característica del electrón es que posee masa y carga negativa, el protón que posee

masa y carga positiva, mientras que en cambio el neutrón posee masa mas no carga.

Partícula Carga Masa

Electrón

Protón

Neutrón

e− = 1,6.10-19C

e+ = 1,6.10-19C

e = 0

me : 9,11 · 10−31 Kg

mp : 9,11 · 10−27 Kg

mn = mp

1.1 LEY DE CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELECTRICA:

La estabilidad absoluta del electrón está garantizada por la ley de conservación de la

carga eléctrica En una interacción de partículas la carga eléctrica total ha de mantenerse

constante. El electrón es la partícula cuántica cargada más ligera, y no puede

desintegrarse en partículas más ligeras porque no hay ninguna partícula que pueda

llevarse su carga eléctrica2.

1.2 PROPIEDADES DE LA CARGA ELÉCTRICA:

1 Gustavo Rodríguez. (2013). La cuantización de la carga. 9 de Diciembre, de Prezi 2 Ch. L. Dawes. (2014). Electricidad Industrial I. España: Babylon

A. Está Cuantificada:

La carga de un cuerpo puede ser solamente múltiplo entero de la carga de un

electrón.

q = ne

q: carga del cuerpo

n: número entero

e: carga del electrón

B. La carga se conserva:

La carga total de un sistema aislado permanece constante. Es por eso que se dice

que la carga no se crea ni se destruye, sino más bien se transforma o se transmite

a otro cuerpo.

C. La carga es invariante:

Sin importar la velocidad con que se mueve la carga eléctrica de una partícula

esta se mantiene igual.

Electrización:

Por frotamiento:

Al tener dos cuerpos con cargas totalmente neutras, al someterse a fricción o

frotamiento; las cargas se transfieren de una a otra y los cuerpos se cargan con diferente signo3.

3 Walter Pérez terral- 2000- física teoría y práctica - editorial San Marcos - Perú - pág. 391-392-393

Por contacto:

Cuando 2 cuerpos conductores llegan a tener contacto y uno de ellos está

cargado; ocurre una trasferencia de electrones por la diferencia de potencial

eléctrico.

Por inducción:

Cuando un cuerpo cargado toma contacto con un cuerpo neutro; en este caso el

cuerpo neutro toma una distribución de cargas de tal forma que una parte ocupa

un exceso de carga (+) y al otro polo en exceso de carga (-)4.

4 Walter Pérez terral- 2000- física teoría y práctica - editorial San Marcos - Perú - pág. 391-392-393

2. LEY DE COULOMB

Charles Coulomb (1736-1806) midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre

objetos con carga; para hacerlo usó la balanza de torsión, que él mismo inventó. El

principio de operación de la balanza de torsión es el mismo que el del aparato usado por

Cavendish para medir la constante de la gravedad, con esferas eléctricamente neutras

reemplazadas por esferas con carga. La fuerza eléctrica entre las esferas A y B de la

provoca que se atraigan o se repelan, y el movimiento resultante provoca que la fibra

suspendida se tuerza. Gracias a que el momento de torsión de recuperación de la fibra

torcida es proporcional al ángulo de rotación de la fibra, una lectura de este ángulo da

una medida cuantitativa de la fuerza eléctrica de atracción o de repulsión. Una vez

cargadas las esferas por frotación, la fuerza eléctrica entre ambas se vuelve muy grande

en comparación con la atracción de la gravedad y, por lo tanto, esta última fuerza se

puede ignorar.

A partir de los experimentos de Coulomb, se generalizan las propiedades de la fuerza

eléctrica entre dos partículas inmóviles con carga. Para ello se usa el término carga

puntual que hace referencia a una partícula con carga de tamaño cero. El

comportamiento eléctrico de electrones y protones queda muy bien descrito si se

representan como cargas puntuales. Debido a observaciones experimentales es posible

encontrar la magnitud de una fuerza eléctrica (a veces llamada fuerza de Coulomb)

entre dos cargas puntuales establecidas por la ley de Coulomb:

Donde k es una constante conocida como constante de Coulomb. En sus experimentos,

Coulomb demostró que el valor del exponente de r era 2, con una incertidumbre de unos

cuantos puntos porcentuales. Experimentos recientes han comprobado que el exponente

es 2, con una incertidumbre de unas cuantas partes en 3 01 610 3 01 7̂ 16. Los experimentos

también muestran que la fuerza eléctrica, como la fuerza de gravedad, es conservativa.

El valor de la constante de Coulomb depende de la elección de las unidades. La unidad

de carga del SI es el coulomb (C). La constante de Coulomb k e en unidades del SI tiene

el valor. 3 0 1 6k=8.8976× 3 01 610 3 01 7̂ 9 N.m^2/c 3 01 7̂ 2

Además, esta constante se expresa como

k=1/4πε

Donde la constante ε (griega minúscula épsilon) se conoce como la permitividad del

vacío, cuyo valor es5 ε=8.8542× 3 01 610 3 01 7̂ (-12) C^2/N·m^2

5 Walter Pérez terral- 2000- física teoría y práctica - editorial San Marcos - Perú - pág. 391-392-393

3. CAMPO ELÉCTRICO

6Cuando se tiene un cuerpo con carga, el espacio que lo rodea adquiere una propiedad

nueva. Una segunda carga colocada en ese espacio experimenta una fuerza de acuerdo

con la ley de Coulomb. Dicho espacio contiene un campo eléctrico. Existe un campo

eléctrico en una región en la que una fuerza eléctrica actúa sobre una carga colocada en

dicha región.

Consideremos una esfera aislada cargada positivamente: +Q. Una pequeña carga de

positiva +q, que llamaremos carga de prueba, se coloca cerca de la superficie de la

esfera. Como la carga de prueba se encuentra en el campo eléctrico de la esfera y las

cargas son de mismo signo, existe una fuerza F repulsiva y radial (Fig.1A).

Si la carga de la esfera es negativa, la fuerza F entre ambas es radial y atractiva (Fig1B).

Fig. (A) Fig. (B)

7La trayectoria descrita por la carga de prueba a través del campo eléctrico se llama

línea de fuerza. Una línea eléctrica de fuerza se define como aquella dibujada en tal

forma que la tangente a ella en cualquier punto, indica la orientación del campo

eléctrico en ese punto, indica la orientación del campo eléctrico en ese punto. Por

convenio, las líneas eléctricas se originan en la superficie de un cuerpo cargado

6 Alvarenga, A. M.-B(2005). Física General. Oxford. Pág 835 7 Compendio académico. Lumbreras (2008) 3ra edición.

positivamente y terminan en la superficie de un cuerpo cargado negativamente; dichas

líneas deben coincidir con las trayectorias seguidas por la carga de prueba. Una línea de

fuerza debe ser normal a la superficie del cuerpo cargado en el punto de contacto.

8El vector campo eléctrico. Elcampo de fuerza eléctrica se puede representar, en cada

punto del espacio, por un vector que generalmente se simboliza por E y que se

denomina vector campo eléctrico. A continuación, se presentaran las características de

este vector, es decir, su intensidad de campo.

3.1 INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO

Es una magnitud vectorial que caracteriza, la fuerza del campo electrico por cada

unidad de carga electrica ubicado en un punto de una region donde se ha establecido un campo electrico. La intensidad de campo electrico en un punto, se define

matematicamente por:

La fuerza electrica (F) que experimenta una particula colocada en dicho punto por

unidad de su carga (q) por ejemplo como el P1, una fuerza electrica F actuara sobr

dicha carga de prueba.

La intensidad de campo eléctrico. en el punto P1 está dado por :

8 Alvarenga, A. M.-B(2005). Física General. Oxford. Pág 836

comentarios (0)
No hay comentarios
¡Escribe tu el primero!
Esta solo es una pre-visualización
3 shown on 13 pages
descarga el documento