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Electrostática
M.ED CECILIA FERNÁNDEZ
Electrostática
 En el año 600 A.C., Thales de Mileto, frotó el
ámbar y observó que se adherían a éste
partículas de pasto seco, aunque no supo
explicar la razón por la cual ocurría ese
fenómeno fue ahí donde nació la
electrostática.
Electrostática
Electrostática
Carga eléctrica




Símbolo: q , Q.
Puede ser positiva como la carga del protón
(p), o negativa como la carga del electrón (e).
Unidad en el S.I. Coulomb (C), o coulombio.
Milicoulombio y microcoulombio.
1 mC = 10-3 C
1 C = 10-6 C
¿Cómo se carga eléctricamente
un cuerpo?
Para cargar eléctricamente un
cuerpo
 Por fricción.
 Por inducción.
Electrostática
 Los átomos son neutros, pero también
pueden estar ionizados. Cuando un átomo
dona un electrón, el átomo se ioniza
positivamente; y cuando el átomo recibe un
electrón, se ioniza negativamente.
 Un cuerpo cargado siempre tendrá un
desequilibrio de carga, que puede ser una
deficiencia de electrones (positivo), o
presentar un exceso de electrones (negativo)
El electrón
 El electrón una carga fundamental.
 La carga eléctrica de un cuerpo está cuantizada.
Cualquier cuerpo cargado, contiene un número
entero de electrones.
q = (+,-) ne n = 1, 2, 3, …
 No es posible encontrar una carga eléctrica
como: 0,3 e o 3,5 e
 Cargas iguales se repelen y cargas eléctricas
diferentes se atraen.
Algunas cantidades importantes
 Carga eléctrica del electrón (e) = -1,6 x 10-19 C
 Carga eléctrica del protón (p) = 1,6 x 10-19 C
 Carga eléctrica del neutrón (n) = 0
 Masa del electrón (me) = 9,1 x 10-31 kg
 Masa del protón (mp) = 1,67 x 10-27 kg
 Masa del neutrón (mn) = 1,67 x 10-27 kg
¿Cuántos electrones hay en un
Coulomb?
Campo eléctrico
 Todo cuerpo o partícula cargada crea a su
alrededor un campo eléctrico, simbolizado
como E.
 El campo eléctrico E, es directamente
proporcional al valor de la carga
Eq
 El campo eléctrico E, es
inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia desde
del punto donde se mide, hasta la carga.
Campo eléctrico
 La magnitud del campo eléctrico producido
por una carga en un punto P es directamente
proporcional al valor de la carga e
inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia entre la carga y el punto.
Campo eléctrico
 El campo eléctrico producido por una carga
en un punto P se calcula
Donde
K : constante dieléctrica
 q es la carga en Coulombios
 r es la distancia desde la carga hasta el punto
P, medida en metros
Campo eléctrico representación
Campo eléctrico
 Cantidad vectorial.
 Unidades en el S.I
N/C(Newton entre
Coulombio) ; V/m(Voltio sobre metro).
 Se representa por líneas de fuerza. Para una
carga positiva, salen de la carga en forma
radial, y para una carga negativa, hacia el
centro de la carga y radialmente, como se
indicaron en la figura.
Ley de Coulomb
La interacción entre dos partículas cargadas,
produce una fuerza entre ellas dada por la
Ley de Coulomb.
 La fuerza es directamente proporcional al
producto de las cargas eléctricas
F q1 q2
 La fuerza es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre las cargas
Ley de Coulomb
Para calcular la fuerza F entre dos cargas eléctricas
k: es la constante dieléctrica en el aire o vacío de 9,0 x 109 Nm2/C2.
q1 y q2 son cargas eléctricas en Coulombios (C)
r, d : distancia de separación entre las cargas (m)
Ley de Coulomb
 La fuerza es de atracción, cuando las partículas tienen




cargas de signo opuesto y será negativa.
La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y
será positiva
La dirección de la fuerza es a lo largo de recta que une a las
cargas.
La fuerza total o fuerza neta o resultante sobre una carga
eléctrica, es la suma vectorial de las fuerzas ejercidas por
cada carga que esté a su alrededor.
La carga q1 experimenta una fuerza debida a la presencia de
la carga q2, igual en magnitud a la fuerza que experimenta
la carga q2 debido a la presencia carga q1. Y por tercera ley
de Newton tienen dirección contraria y actúan sobre cargas
diferentes por eso no se anulan.
F12 = F21
Fuerza y campo eléctrico
La fuerza que experimenta una carga debido a la
presencia de otra carga eléctrica se puede
calcular también como:
F = E q
Donde E es el campo eléctrico producido por la
otra carga sobre q.
Campo eléctrico y fuerza
 La fuerza eléctrica que experimenta una carga
debido al campo eléctrico que genera otra carga
eléctrica se puede calcular de la siguiente forma:
F1= q1 E2 F2= q2 E1
 Si en un campo eléctrico se coloca una carga
positiva, la fuerza que experimentará la carga está
en la misma dirección del campo eléctrico.
 Si en un campo eléctrico, se coloca una carga
negativa, la fuerza que experimentará la carga está
en dirección opuesta a la dirección del campo
eléctrico.
Campo eléctrico y fuerza
Diferencia de potencial
 Diferencia de potencial (voltaje): el trabajo




realizado por unidad de carga, que hace un
agente externo (fuerza eléctrica) para mover
una carga de un punto A a otro punto B.
Símbolo V
Cantidad escalar.
Unidad en el S.I voltio. 1 V = 1J/C.
Se mide con un voltímetro.
Diferencia de potencial
Donde:
 W: Trabajo para trasladar una carga eléctrica
q desde el punto A al punto B, dentro un
campo eléctrico (J)
 q: carga eléctrica que se traslada (C).
Diferencia de potencial
 Ejemplo: Un radio que funciona con un
voltaje de 110 voltios; esto significa que por
cada coulumbio de carga que se transporta
de una terminal a la otra, el campo eléctrico
hace un trabajo de 110 Julios.
Diferencia de potencial
 Si la fuerza eléctrica es conservativa, no
importa la trayectoria que siga la carga
eléctrica para ir del punto A al punto B, la
diferencia de potencial es la misma.
 El trabajo que realiza una carga eléctrica es
negativo, cuando la fuerza se opone a la
dirección del campo E y el trabajo es positivo,
cuando la fuerza tiene la misma dirección que
el campo.
Diferencia de potencial
 Una carga q, positiva pierde energía potencial
eléctrica cuando se desplaza en dirección del
campo eléctrico y gana energía si se desplaza
en dirección opuesta a la del campo eléctrico.
 Si la carga q es negativa, esta pierde energía
potencial eléctrica cuando se desplaza en
dirección opuesta al campo eléctrico.
Diferencia de potencial
 Cuando se coloca una carga positiva en un
campo eléctrico, la carga se desplaza en la
misma dirección del campo eléctrico, de un
punto de mayor potencial a un punto de
menor potencial.
 Cuando se coloca una carga negativa en un
campo eléctrico, esta se desplaza en
dirección opuesta al campo, de un punto de
menor potencial a un punto de mayor
potencial.
El rayo
El rayo
Efecto de las puntas
 Cuando los conductores metálicos terminan
en punta se acumula mucha carga en ellas, la
densidad de carga es muy alta y en las
proximidades se crea un intenso campo
eléctrico que ioniza el aire.
 Este
efecto fue descubierto por el
norteamericano Franklin y en él se basa su
invento del pararrayos.
El poder de las puntas
El poder de las puntas