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Física para ingeniería y ciencias Volumen 2
Hans C. Ohanian John T. Markett
© 2009 by the McGraw-Hill Companies, Inc
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Parte 4
Electricidad y magnetismo
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Capítulo 22 Fuerza eléctrica y carga eléctrica
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La fuerza electrostática
Átomo de neón. Se ven los electrones en un instante en el tiempo como se verían en un microscopio (hipotético) extremadamente poderoso
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La fuerza electrostática
Carga del protón y el electrón
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a) Dos átomosw vecinos distorcionados
b) Los electrones del átomo de la izquierda están más cerca del núcleo del átomo de la derecha que de la mayor parte de los electrones de éste
La fuerza electrostática
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Ley de Coulomb
Balanza de torsión de Coulomb. La barra tiene una pequeña esfera cargada a) en un extremo y un contrapeso en el otro. Una segunda espera cargada b) se acerca a la primera. Si las esferas tienen cargas de signos iguales, se repelen entre sí, y gira la barra de la balanza
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Ley de Coulomb
a) Dos partículas cargadas, q y q’, una positiva y una negativa
b) Otras dos partículas q y q’; ambas negativas
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Ley de Coulomb
Constante de permitividad
Contante de Coulomb
Ley de Coulomb
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a) Dos esferas de cargas iguales colgadas de hilos
b) Diagrama de “cuerpo libre” para la esfera derecha
Ley de Coulomb
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La superposición de fuerzas eléctricas
Principio de superposición de las fuerzas eléctricas
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Una carga q’ ejerce una fuerza eléctrica F sobre la carga q
La superposición de fuerzas eléctricas
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La superposición de fuerzas eléctricas
Dos cargas puntuales q1 y q2 ejercen las fuerzas eléctricas F1 y F2 sobre la carga q. La fuerza neta sobre q es la suma vectorial de esas fuerzas
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a) Las cargas +Q y –Q ejercen las fuerzas F1 y F2 sobre la carga q. La fuerza neta es la suma vectorial F1 y F2
b) Los componentes x y y de F1 y F2
La superposición de fuerzas eléctricas
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a) Micrografía electrónica de barrido donde se ven partículas de tóner para impresora láser
b) Fuerzas eléctricas sobre la partícula central, debidas a cada una de las otras seis
La superposición de fuerzas eléctricas
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Debido a la repulsión mutua, muchas clases de objetos tienden a formar distribuciones hexagonales
a) Bolas de billarb) Perlas microscópicas de
poliestirenoc) Vórtices superconductoresd) Átomos en un cristal de
óxido
La superposición de fuerzas eléctricas
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Cuantización y conservación de la carga
Un acumulador de plomo ácido
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Conductores y aislantes; carga por fricción o por inducción
a) La carga agregada a un conductor se difunde en todo le conductor
b) La carga agregada a un aislante permanece en su lugar original
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Conductores y aislantes; carga por fricción o por inducción
El rayo
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Descarga en corona producida por líneas de transmisión eléctrica
Conductores y aislantes; carga por fricción o por inducción
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Pararrayos disipador moderno. Termina en un penacho de alambres finos, formando muchas puntas para que se efectúe la descarga en corona
Conductores y aislantes; carga por fricción o por inducción
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Carga por inducción
Conductores y aislantes; carga por fricción o por inducción