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carga electrica

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adriana troncoso garcia

on 14 September 2012

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Transcript of carga electrica

1T1 LEY DE COULOMB 1.1.1 DEFINICIÓN 1.1 Carga Eléctrica Es una propiedad de la materia que se traduce o que provoca que los cuerpos se atraigan o se repelen (se rechacen) entre sí en función a la aparición de campos electromagnéticos generados por las mismas cargas. Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y plumas pequeñas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto 1.1.2Antecedentes Históricos El médico inglés William Gilbert observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles Du Fay, aunque fue Benjamin Franklin quién al estudiar estos fenómenos descubrió como la electricidad de los cuerpos, después de ser frotados, se distribuía en ciertos lugares donde había más atracción; por eso los denominó (+) y (-). Los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga. La esencia de la electricidad es la carga eléctrica. Existen dos clases distintas, que se denominan: 1.1.3Clases de Cargas Carga Positiva
Carga Negativa Cargas iguales se repelen
Cargas distintas se atraen Estas tienes dos cualidades fundamentales: Las cargas eléctricas no son engendradas ni creadas, sino que el proceso de adquirir cargas eléctricas consiste en ceder algo de un cuerpo a otro, de modo que una de ellas posee un exceso y la otra un déficit de ese algo (electrones). Conservación
Atracción 1.1.4 Leyes El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva. Ley de la Conservación Ley de Atracción Es la electrización de un cuerpo neutro solamente por el acercamiento con un cuerpo electrizado sin que haya contacto mecánico ni eléctrico; esto se debe a que el cuerpo electrizado previamente genera una región de campo eléctrico alrededor del mismo el cual interactiva y excita a los electrones de la banda de valencia del cuerpo neutro pasándolos al nivel energético de conducción. 1.1.5 Electrificación por Inducción La carga eléctrica neta de un cuerpo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas; un cuerpo que tiene cantidades iguales de electricidad positiva y negativa (carga neta cero) se dice que es eléctricamente neutro. 1.1.6 Carga Neta Cuantificación de la Carga La carga eléctrica no aparece en cualquier cantidad, sino en múltiplos enteros de una unidad fundamental o cuanto. La unidad fundamental de carga es la carga eléctrica del electrón Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente eléctrica, son clasificados en: 1.2 Conductores y Aislantes Conductores
Aislantes Un conductor eléctrico es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas. CONDUCTORES Material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. AISLANTES Se caracteriza por ser una interacción a distancia, de doble naturaleza (atractiva o repulsiva). Solo se manifiesta entre cuerpos en los que NO se da la igualdad entre protones y electrones en los átomos que forman su estructura, de modo que cuerpos cargados con"igual tipo de carga" se repelen, mientras que las de "signos contrarios" se atraen. 1.3 Interacción Eléctrica "La fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario". 1.3.1 Ley de Coulomb En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales Q1 y Q2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación como: Fundamentos Teóricos La atracción existe cuando las cargas eléctricas tienen signos o polaridad contraria por ejemplo una carga negativa y otra positiva. Electricidad Estática Se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico ¿Cómo se electrifican los objetos? Los cuerpos se electrizan al perder o ganar electrones.
Que la carga de un cuerpo es positiva si pierde electrones y negativa cuando los gana. Los cuerpos se electrizan por:

Frotamiento
Contacto
Inducción. Electrización por Contacto Requiere "contacto" físico para que ocurra transferencia de electrones además de la existencia de un cuerpo previamente cargado. No es muy eficiente, ya que por sucesivos toques al final la carga se va "terminando". Tiene como característica fundamental que el cuerpo adquiere el mismo signo del cuerpo que está inicialmente cargado. Electrización por Frotamiento Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva, el otro con carga negativa. Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Constante de Proporcionalidad de Coulomb (K) La constante de proporcionalidad K toma en el vacío un valor igual a:



Esa elevada cifra indica la considerable intensidad de las fuerzas electrostáticas. Constante de Permisividad del Espacio Libre La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:



donde es un vector unitario, siendo su dirección desde la cargas que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.
Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargas q1 o q2, según sean éstas positivas o negativas. Unidad de la Carga Eléctrica En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se define como 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, y se corresponde con la carga de: e¯ Carga Eléctrica del Átomo Un átomo está formado por un núcleo central y una corteza compuesta por órbitas. El núcleo de cada elemento químico contiene una determinada cantidad fija de partículas denominadas “protones”, con carga eléctrica positiva, e igual cantidad de otras partículas denominadas “neutrones”, con carga eléctrica neutra. El átomo posee también una corteza o nube de partículas girando constantemente alrededor de su núcleo central denominadas “electrones”, que tiene carga eléctrica negativa (–). Temario 1.1 La Carga Eléctrica
Definición y antecedentes históricos
Electricidad Estática
Tipos de Carga
Carga Neta
¿Cómo se electrifican los objetos? Ejemplos
Leyes (Conservación y Atracción)
Cuantificación de la Carga
Carga Eléctrica en el átomo
Carga Eléctrica por Inducción
1.2 Conductores y Aislantes
1.3 Interacción Eléctrica
Ley de Coulomb
Constante de Proporcionalidad de Coulomb (k)
Constante de Permisividad del Espacio Libre
Forma Vectorial de la Ley de Coulomb
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