ELECTRICIDAD
Fuerza eléctrica
Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende de el valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.La fuerza entre dos cargas se calcula como:q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2d = Distancia de separación entre las cargasFe = Fuerza eléctricaLa fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.
Dirección de la fuerza eléctrica
Si se trata únicamente de dos cargas, la dirección de la fuerza es colineal a la recta que une ambas cargas.
Sentido de la fuerza eléctrica
El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario.
Fuerzas originadas por varias cargas sobre otra
Si se tienen varias cargas y se quiere hallar la fuerza resultante sobre una de ellas, lo que se debe hacer es plantear cada fuerza sobre la carga (una por cada una de las otras cargas). Luego se tienen todas las fuerzas actuantes sobre esta carga y se hace lacomposición de fuerzas, con lo que se obtiene un vector resultante.
Carga Electrica
A.- La carga está cuantizada: la carga de un cuerpo cargado siempre es un múltiplo entero de una carga elemental que corresponde a la carga del electrón. Es decir: Dondeq = carga eléctrican = número enteroe- = electrónLos electrones pueden desplazarse a través de ciertos cuerpos que reciben el nombre de conductores.B.- La carga se conserva: al electrizar un cuerpo no se está creando carga, sólo se transmite carga (electrones) de un cuerpo a otro. La carga total siempre la permanece constante.2. ¿Cómo se define la unidad de carga eléctrica en el sistema MKS?
En amperios3. ¿Cuál es la unidad elemental de carga eléctrica?La unidad con la cual se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb. Corresponde a la siguiente carga:
1 Coulomb = 6,25x10 18 electrones
de donde podemos decir que la carga del electrón es igual aPara cargas más pequeñas se usan los submúltiplos:1 coulomb = 3x10 9 stat-coulomb (stc)1 milicoulomb = 1mC = 0,001 C = 1x10 –3 C1 microcoulomb = 1?C = 0,000001 C = 1x10 – 6 C
Investiga los valores y completa la siguiente tabla:
PARTICULA
CARGA (Coulomb)
MASA (Kilogramos)
ELECTRÓN
1,602 x 10 –19
9,109 x 10-31
PROTON
1,6019 x 10 -19
1,676 x 10-27
NEUTRON
1,675 x 10-27
ALFA
. Formas de cargar un cuerpo
A.- Electrizacion Por ContactoSe puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.
B.- Electrizacion Por FrotamientoAl frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.
C.- Electrizacion Por Inducción Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamenteDecimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
2.- Explica en términos de movimiento de electrones lo que ocurre cuando:A.- Un objeto con carga positiva se conecta a tierra:Existe un flujo de electrones de tierra hasta la carga, carga neutra.B.- Una esfera con carga negativa se pone en contacto con una neutra:Existe un flujo de electrones de la carga hacia tierra.C.- Una barra con carga positiva se acerca a una placa metálica neutra y aislada:Se atraen los cuerpos.
Ley De Coulomb
1.- Ley de Coulomb. Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.2.- Expresión matemática. La ley de CoulombMediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10-9 Nm2/C2.
Campo y potencia eléctrica
Campo eléctrico
Es la fuerza por unidad de carga que experimentará una carga en cierta posición del espacio. Obedece a la fórmula
Debido también al principio de superposición, la expresión del campo eléctrico en una posición del espacio creado por un sistema de cargas de valor y posición será
En el caso de tener un sistema continuo esta fórmula anterior quedará transformada en
La fuerza y el campo eléctrico son magnitudes vectoriales que cumplen el principio de superposición. Por tanto se podrán sumar como vectores.

Ley de Gauss
Recordando que el flujo es la cantidad de campo vectorial que pasa por unidad de superficie, tendremos que, para el campo eléctrico el flujo será
Siguiendo un razonamiento similar al que se puede realizar para el caso gravitatorio, la ley de Gauss nos dice que
En este caso, como las cargas pueden ser tanto positivas como negativas, puede resultar que, pese a que existan cargas en el interior de la superficie su carga neta sea nula (se anulen unas con otras) y el flujo sea cero.
La ley de Gauss resulta muy útil para la resolución de problemas con simetría plana, cilíndrica o esférica.
Intensidad del Campo Eléctrico
donde Q es la carga puntual que genera el campo eléctrico r, la distancia entre la carga que genera el campoy el punto (P)donde se quiere terminar la intensidad del campo. Si se supone que la prueba colocada en (P), se experimentara una fuerza dada por:
Se sabe que el valor del campo en P viene dado por:
Si la fuerza en la primera expresión se reemplaza por la segunda se obtiene:
La anterior formula sirve para calcular el campo eléctrico gnerado por la carga Q a una distancia r. Se observa que el campo depende de la carga que lo genera y de la distancia de la carga al punto donde se calcula.
Potencial y energía eléctrica
Potencial es la circulación del campo eléctrico entre dos puntos y , es decir
(12.2)
Si en esta fórmula multiplicamos ambos miembros por , como tendremos que el trabajo eléctrico realizado para desplazar una carga desde una posición hasta otra será simplemente .
Análogamente la energía eléctrica, es decir, la energía potencial eléctrica que tendrá una carga por encontrarse inmersa en un campo eléctrico, será tal que . Esto supone que
Tanto la energía como el potencial y el trabajo son magnitudes escalares y por tanto se expresarán como un número normal (con sus correspondientes unidades, eso sí). Además, en virtud del principio de superposición el potencial eléctrico de un conjunto de partículas es la suma del creado por cada uno de ellas. Como el potencial es escalar será tan fácil como sumar sus magnitudes.

CAPACITANCIA
1.- ¿Qué es capacitancia?
Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.
La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.
CAPACITANCIA = 1F = 1 C
2.- ¿Qué es un capacitor?
Considere dos conductores que tienen una diferencia de potencial V entre ellos. Supongamos que tienen cargas iguales y opuestas, como en la figura. Una combinación de este tipo se denomina capacitor . La diferencia de potencial V es proporcional a la magnitud de la carga Q del capacitor.(Esta puede probarse por la Ley de coulomb o a través de experimentos.
-Qjg
Un capacitor se compone de dos conductores aislados eléctricamente uno del otro y de sus alrededores. Una vez que el capacitor se carga, los dos conductores tienen cargas iguales pero opuestas.
3.- Calculo de capacitor
La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores o capacitores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación: C = Q/V