ELECTROSTÁTICA.LEY DE COULOMB

ELECTROSTÁTICA.LEY DE COULOMB

¿QUÉ ES LA CARGA?¿QUÉ ES LA CARGA?

a) La carga eléctrica es una magnitud física característica de los fenómenos eléctricos.

b) Cualquier trozo de materia puede adquirir carga eléctrica.

c) Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.

d) La unidad con que se mide la carga eléctrica en el S.I. es el coulomb (C).

e) La carga más pequeña que existe es la carga del electrón:

IqeI = 1,6x10-19 C. f) Cualquier carga en la naturaleza será un

múltiplo entero de la carga del electrón

LEY DE COULOMBPublicada por Charles Coulomb en 1 785 d.C

LEY DE COULOMBPublicada por Charles Coulomb en 1 785 d.C

La interacción entre dos cargas:a) es una interacción a distancia y se representa en la línea que las une.b) es CENTRAL al tener dirección RADIAL.c) es directamente proporcional al producto de las dos cargas e inversamenteproporcional al cuadrado de la distancia que las separa.d) puede ser ATRACTIVA o REPULSIVA.e) la distancia r se determina desde el centro de cada una de ellas.f) depende del medio en que se encuentren las cargas.

41

22

k

r

qQkFu

r

QqkF r

Q(+)

q(-)

r

F

F

= constante dieléctrica del medio

Actividades:1.- La constante de Coulomb en el vacío es ko =9 109 Nm2/C2, determina el valor de laconstante dieléctrica o en el vacío.2.- Dadas dos partículas con masa y carga (m1 = 5 g;;q1 = +5C) y (m2 = 10 g;;q2 = +10C) y conocida la distancia de separación entre ellas r = 10 mm,calcula:a) La fuerza de atracción gravitatoria (FG).b) La fuerza de repulsión eléctrica en el vacío (FE).c) La fuerza de repulsión eléctrica en el agua (F’E).d) La relación FE/FG.e) La relación FE/F’E.f) Justifica las relaciones anteriores.Datos: G = 6.67 10-11 Nm2/kg2

ko = 9 109 Nm2/C2 (en el vacío)Constante dieléctrica relativa del agua, r = 78.5

3.-

or

4.-

ENERGÍA POTENCIAL ASOCIADA A UNA FUERZA CENTRAL

ENERGÍA POTENCIAL ASOCIADA A UNA FUERZA CENTRAL

-¿Toda fuerza CENTRAL es CONSERVATIVA?:a) Si la fuerza es central, la trayectoria será CÍCLICA, y como F ┴ r, el trabajorealizado por dicha fuerza para desplazamientos infinitesimales en la trayectoria cíclica, será NULO.b) Como el trabajo realizado por una fuerza conservativa sólo depende de las posiciónesinicial y final, pero no de la trayectoria seguida, y como en una trayectoria cíclica las posiciones inicial y final coinciden, deducimos que el trabajo realizado por las fuerzasconservativas en un ciclo cerrado es NULO.c) Concluimos por tanto que toda fuerza CENTRAL es CONSERVATIVA.-A toda fuerza conservativa se le puede asociar una energía potencial (o energía que depende de la posición del objeto):

La energía potencial asociada a la fuerza eléctrica es:

r

QqkEu

r

QqkF PrE

2

1.- El signo de EP dependerá del sigo de las cargas:- EP (+) → fuerza REPULSIVA- EP (-) → fuerza ATRACTIVA

2.- La EP es una magnitud ESCALAR y su unidad en el SI es el julio (J).

-El trabajo realizado por una fuerza conservativa: PPoPFC EEEW

Actividades:1.- Tenemos dos cargas de +3 C y -2 C inicialmente separadas 30 cm. Calcularel trabajo realizado para acercarlas 15 cm. Explica el significado del signo del trabajo.(Sol: +0.18 J).2.- ¿Cuánto vale la energía potencial del sistema?. (Sol: -0.093 J)

Q1 = +2C

1m

Q2 = -2C

Q3 = +2CQ4 = -2C