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Física 5º D I.D.B.
CAMPO ELÉCTRICO
FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓN. CARGA ELÉCTRICA
 Cuando un cuerpo adquiere por frotamiento la propiedad de atraer pequeños objetos,
se dice que el cuerpo se ha electrizado
 También pueden electrizarse por contacto con otros cuerpos electrizados; al tocar una
varilla de ebonita no electrizada con una varilla de vidrio electrizada, la varilla de
ebonita adquiere la propiedad de atraer pequeños objetos
 Los experimentos ponen de manifiesto que las fuerzas entre cuerpos electrizados
pueden ser de atracción o de repulsión
Hay dos tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. Cargas eléctricas
del mismo tipo se repelen, y cargas eléctricas de distinto tipo se atraen
Ley de Coulomb
Mediante una balanza de torsión, Coulomb
encontró que la fuerza de atracción o
repulsión entre dos cargas puntuales es
inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia que las separa.
q1q 2
F  Ke
2
r
NOTAS IMPORTANTES
Cargas puntuales: cuerpos cargados
cuyas dimensiones son despreciables
comparadas con la distancia r que las
separa.
En el SI q se mide el coulombs (C). El
valor de la constante de proporcionalidad
ke es:
8,9875 x 109 Nm2/C2
En este curso, es suficiente
Ke = 9x109 Nm2/C2
Carácter vectorial de la fuerza
Dirección: recta que une las cargas
Sentido: depende del signo de las cargas
LA LEY DE COULOMB FRENTE A LA LEY DE NEWTON
Ley de la gravitación universal de Newton
 Todos los cuerpos se atraen con una
fuerza proporcional a su masa e
inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia entre ellos

m m 
F = G 1 2 2 ur
r
m1
•


F
F

ur
m2
•
r
Fuerza gravitatoria entre dos masas
Ley de Coulomb
 La fuerza entre dos cargas eléctricas
puntuales q1 y q2 es directamente
proporcional al producto de ellas e
inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia r que las separa

q q 
F = Ke 1 2 2 ur
r
+
ur


F
F
-
r
Fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales
VALOR DE LA CONSTANTE DE COULOMB
 En la fórmula de la ley de Coulomb, Ke es 
una constante cuyo valor depende del
medio en el que se encuentran las cargas y ur es el vector unitario

q1 q 2 
F = Ke 2 ur
r
 La ley de Coulomb sólo es válida para cargas puntuales o puntiformes, es decir, para
aquellas cuyo tamaño es mucho menor que la distancia que las separa
Para el vacío Ke es:
Ke = 9  10 9 N  m2 / C2
Valores de K (N m2 C2)
 Algunos valores de Ke son:
Vacío
9.10 9
Vidrio
1,29.10 9
Glicerina
1,61.10 8
Agua
1,11.10 8
Semejanzas y diferencias entre las leyes de Newton y Coulomb
SEMEJANZAS
 Su expresión matemática es la
misma

Describen fuerzas que son
proporcionales a la magnitud física
que interacciona: las masas en las
fuerzas gravitatorias, las cargas en
las eléctricas
 En ambas leyes, las fuerzas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia
 Tanto las fuerzas gravitatorias como
las
eléctricas
son
fuerzas
centrales, es decir, actúan en la
dirección de la recta que une las
masas o las cargas, respectivamente y ambas son conservativas
D I F E R E N C I A S
 La fuerza gravitatoria está asociada a
la masa; la fuerza eléctrica a la carga
 La fuerza gravitatoria es de atracción
(solo hay un tipo de masa); la fuerza
eléctrica puede ser de atracción o de
repulsión (hay dos tipos de cargas)
 La constante G no depende del medio;
el valor de la constante K depende
del medio en el que estén las cargas
 El valor de G es muy pequeño frente a
K: la interacción gravitatoria es
mucho más débil que la eléctrica y la
constante eléctrica depende del
medio mientras que la gravitatoria no
CAMPO ELÉCTRICO. INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO
 Una carga eléctrica perturba el espacio donde está situada, creando un campo eléctrico a
su alrededor
 Para estudiar este campo, puede colocarse en él una carga eléctrica de prueba (q´) y
observar como aparece sobre ella una fuerza de interacción expresada por la ley de
Coulomb

 Se define en cada punto del espacio un vector E , denominado intensidad de campo
eléctrico, mediante la relación:

E

F
q'
 La unidad de intensidad del campo eléctrico es N C 1. Si la carga q’ fuera +1 C,
resultaría que la fuerza sobre ella sería igual al campo
La intensidad del campo eléctrico en un punto es igual a la fuerza
sobre la unidad de carga eléctrica POSITIVA situada en ese punto
 Sea un campo eléctrico creado por una carga puntual q carga fuente
 Si en un punto P a una distancia r de la carga q, situamos
una carga testigo q’, y el campo ejerce sobre ella una
fuerza F, la intensidad del campo eléctrico será:

E

 F
1  q q'  
E=
=±
 Ke 2 ur 
q'
q' 
r

P
+
q
 Por tanto, la intensidad del campo eléctrico será:
+
q’

ur

q 
E = ± Ke 2 ur
r
En el campo gravitatorio la intensidad coincide con la gravedad
mientras que en el electrostático es una magnitud obtenida al dividir
la fuerza por la carga que se introduce para medir el campo
El campo eléctrico se representa mediante líneas de fuerza que indican
como se movería una carga positiva introducida en el campo
Con este convenio el campo creado por una carga positiva
será siempre repulsivo y el creado por una carga negativa siempre atractivo
+
-
Esto influye en los signos tanto de la fuerza como de la intensidad de campo:
El campo creado por
una carga positiva
sale positivo
El campo creado por
una carga negativa
sale negativo

F
q q 
= + K 1 2 ur
r2

F
q q 
=  K 1 2 2 ur
r

E
=+ K

E
q 
ur
2
r
q 
=  K 2 ur
r
Líneas de fuerza: trayectoria que seguiría una carga positiva introducida en el campo
Líneas de fuerza del campo eléctrico creado por dos cargas de distinto signo
CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

E
+
_

 Un campo eléctrico en el que el vector intensidad de campo E es igual en todos los
puntos se denomina campo eléctrico uniforme
 Por ejemplo el campo eléctrico en el interior de un condensador plano es un campo
eléctrico uniforme
Calcula la intensidad del campo eléctrico creado por una carga de 12 C en un
z
punto P situado a 2 dm (0,2 m) de la carga en el vacío.
¿Qué fuerza actuaría sobre una carga de -2 µC situada en el punto P?
 Intensidad del campo:



6
+
q 9
12
.
10 6
E K

9
.
10

2
,
7
.
10
N
/
C
2
2

1
r
q = +12 C
2
.
10
F
 
2 dm
 Fuerza sobre una carga de 2 C:
F= q’ E = 2.10 6 . 2,7.10 6 = 5,4 N
-P
q’ = - 2 C
E
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN
SISTEMA
DISCRETO

Ei
q2
q1
P

uri
qi
q3



E



...


E
E E
E
i
n
1 2




n
r
EK
i1
Cuando varias cargas están presentes, el
campo eléctrico resultante es la suma
vectorial de los campos eléctricos producidos
por cada una de las cargas.
q
i
2
i

u
ri