01 eym ley de coulomb 2016-i
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8/18/2019 01 EyM Ley de Coulomb 2016-I
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Electricidad y
magnetismo
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Aprender conocimientos básicos de la Física como ciencia fundamental para el
desarrollo de las diferentes ramas de la Ingeniería
Formar un pensamiento crítico que implica resolver problemas, a través de la
búsqueda personal (Investigación bibliográfica) el descubrimiento, el análisis,
la refle!ión, la creatividad dentro de una permanente situación activa lúdica
(procesos de la metodología científica, prácticas de laboratorio, de campo talleres)
"escribir ideas conceptos físicos con el rigor del cálculo diferencial e integral
adquirido en un semestre previo relacionándolos con los cursos de
especialidad, acorde con los avances científicos tecnológicos
Anali#ar los principios físicos básicos que describen el comportamiento de la carga
electrica en sus diferentes interacciones
Interpretar procesar información, lo cual es un elemente determinante en lamoderna sociedad competitiva actual$
%b&etivos del curso
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Unidad I: “LEY DE COULOMB”
Unidad II: “CAMPO ELECTRICO Y LEY DE GAUSS”
Unidad III: “POTENCIAL ELECTRICO Y LOS DIPOLOS”
Unidad IV: “CAPACIDAD ELECTRICA Y LOS DIELECTRICOS”Unidad V: “ELECTRODINAMICA”
Unidad VI: “CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA”
Unidad VII: “MAGNETISMO”
Unidad VIII: “ELECTROMAGNETISMO”
Unidad IX: “INDUCCION ELECTROMAGNETICA”
Unidad X: “CORRIENTE ALTERNA”
'ontenido de la asignatura
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Ley de Coulomb
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%*+I%- "* .A
/0I"A" 1/sar adecuadamente el calculo integral diferencial vectorial en problemas aplicativos2epresentar correctamente las fuer#as a distancia'alcular la fuer#a electrostática entre partículas cargadas"escribir con claridad las aplicaciones tecnológicas Aplicar un proc!o ordnado para la resolución de problemas/sar correctamente unidades de medida$
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Leucipo, Demócrito y Epicuro ~500 ACDalton 1808 Thomson 1897
uther!or" 1911#ohr 191$%chr&"in'er 19()
Estructura "el *tomo
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La carga eléctrica es una propie"a"intr+nseca "e al'unas part+culas suatómicas-ue se mani.esta me"iante atracciones yrepulsiones -ue "eterminan las interacciones
electroma'n/ticas entre ellas
La car'a el/ctrica
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En el % la uni"a" "e car'a el/ctrica se"enomina coulom 2C3
%e "e.ne como la canti"a" "e car'a -ue pasa
por la sección trans4ersal "e un con"uctorel/ctrico en un se'un"o, cuan"o la corrienteel/ctrica es "e un amperio 2aproima"amentela car'a "e ),($1 509 1018 electrones3
ni"a"es
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Electriación por contacto: Cuan"o ponemos un cuerpo car'a"o en contactocon un con"uctor se pue"e "ar una trans!erencia "e car'a "e un cuerpo al
otro y as+ el con"uctor -ue"a car'a"o, positi4amente si ce"ió electrones one'ati4amente si los 'anóElectriación por !ricción: Cuan"o !rotamos un aislante con cierto tipo "e
materiales, al'unos electrones son trans!eri"os "el aislante al otro material o4ice4ersa, "e mo"o -ue cuan"o se separan amos cuerpos -ue"an concar'as opuestas
Car'a por in"ucción: %i acercamos un cuerpo car'a"o ne'ati4amente a uncon"uctor aisla"o, la !uera "e repulsión entre el cuerpo car'a"o y loselectrones "e 4alencia en la super.cie "el con"uctor hace -ue estos se"esplacen a la parte m*s ale;a"a "el con"uctor al cuerpo car'a"o, -ue"an"ola re'ión m*s cercana con una car'a positi4a, lo -ue se nota al haer unaatracción entre el cuerpo car'a"o y esta parte "el con"uctor %in emar'o, lacar'a neta "el con"uctor si'ue sien"o cero 2neutro3
Car'a por el E!ecto
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Con4ención "e l le "io el nomre "e car'as positi4as yne'ati4as, si !rotamos una arra "e caucho
contra piel "e 'ato se car'a ne'ati4amente?or otro la"o si una arra "e 4i"rio se !rotacontra la se"a se otiene car'a positi4a
@aturalea "e la car'a
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En concor"ancia con los resulta"oseperimentales, el principio de conservaciónde la carga estalece -ue no hay "estrucciónni creación neta "e car'a el/ctrica, y a.rma
-ue en to"o proceso electroma'n/tico lacar'a total "e un sistema aisla"o se conser4a
Conser4ación "e la car'a
34' 56' 37' 37'
-i se tiene dos esferas cargadas del mismo radio, al ponerse en
contacto 8abrá una transferencia de carga entre ellas 8asta que
finalmente las dos posean la misma carga$
∑ ∑= despuésantes 99
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illi=an en 1909 "emostró -ue la car'asiempre se presenta como al'Bn mBltiploentero "e al'una uni"a" !un"amental "ecar'a e, es "ecir la car'a - esta cuantia"a y
eiste como pa-uetes "iscretos @ e
Cuantiación "e la car'a
1e : 1,; ! 1
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To"os los oser4a"ores me"ir*n la mismacar'a, sin importar su esta"o "e mo4imiento o4eloci"a"
n4ariante relati4ista
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#alana "e torsión
Ley "e Coulom
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Es 4*li"a sólo en con"iciones estacionarias, o,como aproimación cuan"o el mo4imiento serealia a 4eloci"a"es a;as y en trayectoriasrectil+neas uni!ormes Es por ello -ue es
llama"a fuerza electrostática
La ma'nitu" "e la !uera -ue ca"a una "e las"os car'as puntuales y e;erce sore la otrasepara"as por una "istancia se epresa como:
Ley "e Coulom
6
61
r
qq>F =
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es la llama"a constante "e Coulom y su4alor es 8,987$( F 109 @m(GC(
Tami/n se cumple -ue:
"on"e: ε0 885 10H1( C(G@ m( y es lapermiti4i"a" "el me"io en el 4acio
Constante "e Coulom
o?
1>
πε
=
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qF
→→
=
1661 FF→→ −=
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E"EMPLO:
-e tienen dos cargas puntuales q1:36n' ubicada en el punto (6@1@7) m la
carga q6 : 7 n' ubicada en el punto (1@ 7@ 1) m$ 'uál es la fuer#a eléctrica
sobre q1 q6B
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Principio de
superposiciónq1
q6
q7
q?
.a fuer#a total sobre q1 esC
16r →
17r →
1?r →
16F→
17F→
1?F→
∑=
++=
→→
→→→→
i1
i1
6i1
i1
1?1716
r
r
r
q>qF
FFFF
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EJEMPLO:
Tres car'as positi4as I-J se uican en los 4/rtices "e untri*n'ulo e-uil*tero "e la"os ILJ, como se muestra en la
.'ura Determinar la !uera el/ctrica 2 en ma'nitu" y"irección 3 -ue actBa sore la car'a situa"a en IaJ
a
b c
.
.
.
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La epresión matem*tica solo es aplicale a car'as puntualesestacionarias, y para casos est*ticos m*s complica"os "ecar'a necesita ser 'eneralia"a me"iante el potencialel/ctrico
Cuan"o las car'as el/ctricas est*n en mo4imiento esnecesario reemplaar incluso el potencial "e Coulom por elpotencial 4ector "e Li/nar"HKiechert, especialmente si las4eloci"a"es "e las part+culas son 'ran"es compara"as con la4eloci"a" "e la lu
?ara "istancias pe-ueas 2"el or"en "el tamao "e los*tomos3, la !uera electrost*tica se 4e supera"a por otras,como la nuclear !uerte, o la nuclear "/il
Limitaciones "e la ley "e Coulom
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Densi"a" "e car'a linealse usa en cuerpos lineales e; hilos
Densi"a" "e car'a super.cialse usa en cuerpos con 'eometr+a super.cial, e;?lacas
Densi"a" "e car'a 4olum/tricase usa en cuerpos sóli"os tri"imensionales
Densi"a"es "e car'ael/ctrica
∫ λ=→=λ d.qd.
dq
∫ σ=→=σ d-qd-
dq
∫ ρ=→=ρ d,qd,
dq
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na es!era macia no con"uctora "e ra"io
tiene una "ensi"a" 4olum/trica "e car'a ρ AGr, "on"e A es una constante Calcular lacar'a "e la es!era
EJEMPLO:
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