Download la carga eléctrica

 CARGA
ELÉCTRICA: propiedad intrínseca
de la materia
• Al frotar unos cuerpos con otros se produce un
traspaso de carga eléctrica entre ellos
• Existen dos tipos de cargas: positiva y negativa
 1er
experimento sobre la electricidad
realizado por Tales de Mileto (625 a.C.)
 S. XVIII: Benjamin Franklin definió:
• Carga positiva: la que tiene el vidrio
• Carga negativa: la del ámbar
 MODELO
• Átomos
•
•
•
•
ATÓMICO DE LA MATERIA:
formados por protones, electrones y
neutrones
En el núcleo están los protones y los neutrones
Los electrones se mueven por la corteza
Los protones tienen carga positiva, los electrones
negativa y los neutrones no tienen carga
Un átomo neutro tiene igual
número de protones que de
electrones
 IONES:
Átomos que han ganado o perdido
electrones
ANIÓN
CATIÓN
 PROPIEDADES
DE LA CARGA ELÉCTRICA (q):
• La carga del electrón (igual a la del protón pero
cambiada de signo) es la carga libre más pequeña
que se conoce
• Recibe el nombre de carga elemental (e) y su valor
en el S.I. es e = 1,6·10-19 C (C= culombio)
1e
18
1C·
 6,25·10 e
19
1,6·10 C
 PROPIEDADES
DE LA CARGA ELÉCTRICA (q):
• La carga eléctrica está cuantizada (no puede tomar
cualquier valor ). La carga neta de un cuerpo es un
múltiplo entero de la carga elemental “e”
• El culombio es una unidad demasiado grande, por
lo que solemos tomar submúltiplos:
 Miliculombio (1 mC = 10-3 C)
 Microculombio (1 mC =10-6 C)
 Nanoculombio (1 nC = 10-9 C)
• Cargas eléctricas de un mismo signo se repelen y
cargas eléctricas del mismo signo se atraen

Un cuerpo está cargado o electrizado si ha ganado
o perdido electrones:
• CUERPO CARGADO POSITIVAMENTE: Ha perdido
electrones, lo que hace que tenga mayor cantidad de
cargas positivas que de cargas negativas (ejemplo:
vidrio frotado con tela de seda pierde electrones)
• CUERPO CARGADO NEGATIVAMENTE: Ha ganado
electrones, lo que hace que tenga mayor cantidad de
cargas negativas que de cargas positivas (ejemplo:
plástico frotado piel gana electrones)
 PRINCIPIO
DE CONSERVACIÓN
CARGA ELÉCTRICA:
DE
LA
La carga eléctrica no se crea ni desaparece:
sólo se mueve de un lugar a otro
• Esto significa que si un cuerpo adquiere una carga
positiva, otro cuerpo adquiere una carga negativa
del mismo valor
 MATERIALES
AISLANTES
• No permiten el movimiento de electrones en su
interior (plástico, vidrio, madera, …)
Estos son algunos ejemplos de materiales ordenados de más positivo a más negativo:
Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar,
poliéster, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
 MATERIALES
CONDUCTORES
• permiten el movimiento de electrones en su
interior (metales, disolución de sal, grafito, …)
 MATERIALES
CONDUCTORES
• Permiten el movimiento de electrones en su
interior (metales, disolución de sal, grafito, …)
• Si un material conductor se carga positiva o
negativamente, los electrones no se quedan en
el punto de carga  se distribuyen por todo el
material
 CARGA
DE UN CONDUCTOR  2 métodos:
• POR INDUCCIÓN
• POR CONTACTO
 ELECTRIZACIÓN
• SE
POR INDUCCIÓN:
ACERCA
UN
CUERPO
CARGADO
(CONDUCTOR O AISLANTE) –barra- A UN
CONDUCTOR NEUTRO - esfera• LA CARGA DEL CUERPO CARGADO HACE QUE
LAS
CARGAS
DEL
CONDUCTOR
SE
REDISTRIBUYAN
 ELECTRIZACIÓN
• SE
POR CONTACTO:
ACERCA
UN
CUERPO
CARGADO
(CONDUCTOR O AISLANTE) –barra- A UN
CONDUCTOR NEUTRO - esfera- , LO QUE
GENERA EN PRIMER LUGAR UNA CARGA POR
INDUCCIÓN
• CUANDO EL CUERPO CARGADO TOCA AL
CONDUCTOR, LO HACE EN LA PARTE
CARGADA CON SIGNO OPUESTO AL SUYO,
CEDIÉNDOLE ASÍ PARTE DE SU CARGA
 ELECTROSCOPIO
 aparato utilizado para:
• Saber si un cuerpo está cargado
• Saber si esta carga es grande o pequeña
• Distinguir si dos cuerpos tienen una carga del
mismo signo o de signo contrario
 ELECTROSCOPIO
FORMADO POR:
-Barra metálica
-Bola metálica
-Láminas metálicas
ligeras
-Aislante que
proteja el conjunto
 ELECTROSCOPIO
• Si el cuerpo está cargado, al tocar la esfera del
electroscopio hace que las láminas se separen
• El grado de separación de las láminas indica la
magnitud de la carga
• Para saber si dos cargas son iguales u opuestas:
 Tocamos la esfera con una de las cargas y
observamos cuánto se separan las láminas
 Tocamos la esfera con la otra carga:
 Si las láminas se separan más: cargas del mismo
signo
 Si las láminas se acercan: cargas de signo opuesto
 “DOS
CARGAS ELÉCTRICAS PUNTUALES SE
ATRAEN O REPELEN CON UNA FUERZA
DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL
AL
PRODUCTO
DE
SUS
CARGAS
E
INVERSAMENTE
PROPORCIONAL
AL
CUADRADO DE LA DISTANCIA ENTRE
ELLAS”
 ESTA
FUERZA TIENE LA DIRECCIÓN DE LA
RECTA QUE UNE LAS CARGAS (EL SENTIDO
DEPENDERÁ DEL SIGNO DE LAS CARGAS)
q · q'
F  K· 2
d
K
= constante de Coulomb. Depende del medio
en el que se encuentren las cargas
• En el vacío, K0 = 9·109 N·m2/C2
 PRINCIPIO
DE
SUPERPOSICIÓN
DE
FUERZAS: Para calcular la fuerza total que 2 o
más cargas ejercen sobre otra carga, hay que
tener en cuenta que:
 El
efecto de cada carga es independiente de la
existencia de las otras
 La
fuerza total se calcula sumando todas las
fuerzas


F   Fi
 PRINCIPIO
DE
SUPERPOSICIÓN
DE
FUERZAS: Para calcular la fuerza total que 2 o
más cargas ejercen sobre otra carga,
seguimos estos pasos:
• Representamos gráficamente todas las fuerzas
• Si no son paralelas ni perpendiculares, descomponemos
las fuerzas y sumamos componentes
 “Perturbación
creada por una carga eléctrica
en el espacio que la rodea”
 La
intensidad de campo eléctrico que crea una
carga q en un punto P es la fuerza que ejercerá
sobre la unidad de carga positiva colocada en
ese punto
q ·1C
K· 2
q
F
d
E 
 K· 2
q'
1C
d
 La
unidad de medida de la intensidad de
campo (E) en el S.I. es el N/C
 La
relación entre los vectores
intensidad de campo eléctrico es:
 
F  E·q'
fuerza
e
 Se
representa a través de las líneas de campo
(también llamadas líneas de fuerza):
• Salen de las cargas positivas ( al infinito)
• Entran en las cargas negativas (desde el infinito)
 La
energía potencial eléctrica de un sistema
de cargas es igual al trabajo exterior al campo
eléctrico que es necesario hacer para acercar
las cargas desde el infinito hasta esa posición
 La
energía potencial es también igual al
trabajo realizado por las fuerzas del campo
eléctrico para alejar infinitamente un par de
cargas
 La
energía potencial es una magnitud escalar,
por lo que tendrá el signo correspondiente al
producto de las dos cargas
q·q'
Ep  K·
d
 En
el infinito, Ep = 0
Cada carga lleva su
correspondiente signo
en esta expresión
 Si
q·q'
Ep  K·
d
dos cargas son del mismo signo  Ep > 0
• Corresponde a la situación en que dos cargas se repelen
 Si
dos cargas son de signo opuesto  Ep < 0
• Corresponde a la situación en que dos cargas se atraen
 La
energía potencial es una magnitud escalar,
por lo que tendrá el signo correspondiente al
producto de las dos cargas
 EL
POTENCIAL ELÉCTRICO GENERADO POR
UNA CARGA q EN UN PUNTO P ES IGUAL A LA
ENERGÍA POTENCIAL QUE TENDRÍA LA
UNIDAD DE CARGA POSITIVA SITUADA EN
ESE PUNTO
q·1C
K·
Ep
q
d
V

 K·
q'
1C
d
 Es
una magnitud escalar cuyo signo coincide
con el de la carga que genera dicho potencial
 Es
igual al trabajo realizado por las fuerzas del
campo eléctrico para llevar la unidad de carga
positiva desde ese punto hasta el infinito
 En
el S.I. se mide en voltios (1 V = 1J/C)
q·1C
K·
Ep
q
d
V

 K·
q'
1C
d
 Si
en el punto donde calculamos el potencial
existe otra carga q’: Ep = q’·V
 La
diferencia de potencial entre dos puntos
(DV) es el trabajo que realizan las fuerzas del
campo para llevar la unidad de carga positiva
desde el primer punto hasta el segundo
V1  V2  V12
q
q
 K·  K·
d1
d2
 El
trabajo para llevar una carga q’ de un punto
P1 donde tenemos un potencial V1 a un punto P2
donde existe un potencial V2 se calcula como:
W12  q'·(V1  V2 )  Ep1  Ep2  DEp