CAMP ELÈCTRICCAMP ELÈCTRIC

UN POQUET D’HISTÒRIAUN POQUET D’HISTÒRIA

El El 600 a.C. el filòsof grec el filòsof grec Tales de Mileto va observar una resina fossilitzada va observar una resina fossilitzada anomenada anomenada AMBREAMBRE (ámbar en (ámbar en castellà), en grec castellà), en grec

ELEKTRON…… Que en fregar-la Que en fregar-la atreia petits objectesatreia petits objectes com plomes. com plomes.

Des de l’Des de l’antiguitatantiguitat fins a la fins a la revolució científica del segle revolució científica del segle XVIIXVII aquest fenomen aquest fenomen

es va considerar cosa es va considerar cosa de magia i com un de magia i com un espectacle per per entretenir a la gent.entretenir a la gent.

A partir del segle XVIII es va començar a A partir del segle XVIII es va començar a estudiar sistemàticament…estudiar sistemàticament…

Així aquest Així aquest fenomen elèctric es va es va donar a conèixer massivament al segle donar a conèixer massivament al segle XVIII quan es van crear les primeres XVIII quan es van crear les primeres màquines electrostàtiquesmàquines electrostàtiques que podien que podien generar chispes espectaculars…generar chispes espectaculars…

La alta sociedad visitavaLa alta sociedad visitava els laboratoris dels científicsels laboratoris dels científics perquè donava perquè donava cert prestigi social ..

1rs CIENTÍFICS QUE EL 1rs CIENTÍFICS QUE EL VAN ESTUDIAR AMB EL VAN ESTUDIAR AMB EL

MÈTODE CIENTÍFIC:MÈTODE CIENTÍFIC:

LUIGI GALVANILUIGI GALVANI: Contracció muscular: Contracció muscular ALESSANDRO VOLTAALESSANDRO VOLTA: Fabricació de la : Fabricació de la

primera pila.primera pila. BENJAMIN FRANKLINBENJAMIN FRANKLIN: Inventà el : Inventà el

parallamps.parallamps. CHARLES AGUSTIN COULOMBCHARLES AGUSTIN COULOMB: :

Enuncia la llei física que explica la Enuncia la llei física que explica la força elèctrica ..

DURANT EL SEGLE XIX:DURANT EL SEGLE XIX:

AMPÈREAMPÈRE: : Estudi del corrent elèctric.Estudi del corrent elèctric. FARADAYFARADAY: : Relaciona el fenomen Relaciona el fenomen

elèctric i magnètic.elèctric i magnètic. OHMOHM: : Enuncia la llei física que relaciona Enuncia la llei física que relaciona

I, R i V en els circuïts elèctrics.I, R i V en els circuïts elèctrics. MAXWELLMAXWELL: : Formula teòricament les Formula teòricament les

quatre fórmules que expliquen tot quatre fórmules que expliquen tot l’l’electromagnetisme i la l lum ..

CIÈNCIA-TECNOLOGIA-CIÈNCIA-TECNOLOGIA-ECONOMIA-SOCIETATECONOMIA-SOCIETAT

El El més insòlitmés insòlit d’aquest fenomen és que tot d’aquest fenomen és que tot d’una els d’una els engeniers el van buscar el van buscar aplicacions…aplicacions…

Així, per Així, per 1a vegada en la Història1a vegada en la Història es treia es treia profit, en el moment, dels estudis científics profit, en el moment, dels estudis científics recents i, a més a més, va revolucionar el recents i, a més a més, va revolucionar el mercat capitalista ……

Produint un vertader canvi en la Produint un vertader canvi en la societat. Una vertadera relació: Una vertadera relació: C-T-E-SC-T-E-S

GRANS APLICACIONSGRANS APLICACIONS

Així es va inventar: Així es va inventar: El El telègraftelègraf La La bombetabombeta i, per tant, l’arribada la llum als i, per tant, l’arribada la llum als

carrers i a les cases! carrers i a les cases! La La telefoniatelefonia RàdioRàdio TelevisióTelevisió OrdinadorOrdinador ……

EXPLICACIÓ DE LA EXPLICACIÓ DE LA INTERACCIÓ ELÈCTRICAINTERACCIÓ ELÈCTRICA

La interacció elèctrica és causada per la La interacció elèctrica és causada per la CÀRREGA ELÈCTRICACÀRREGA ELÈCTRICA que és una que és una propietat de la matèria.propietat de la matèria.

A nivell atòmic sabem que hi ha:A nivell atòmic sabem que hi ha: - - Protons : amb càrrega positiva.: amb càrrega positiva. - - Electrons : amb càrrega negativa.: amb càrrega negativa. El valor d’aquesta càrrega és 1,602·10El valor d’aquesta càrrega és 1,602·10 -19-19 C, C, i és el valor més petit que trobam a la matèria i és el valor més petit que trobam a la matèria

estable. estable. - La - La càrrega es es conserva en qualsevol procés. en qualsevol procés.

Com sabem l’estructura atòmica és:Com sabem l’estructura atòmica és:

Per tant, als fenòmens més quotidians, l’únic Per tant, als fenòmens més quotidians, l’únic que s’intercanvien són els que s’intercanvien són els electronselectrons ..

LA FORÇA ELÈCTRICALA FORÇA ELÈCTRICA LLEI DE COULOMB (1785)LLEI DE COULOMB (1785)

Pot ésser tant Pot ésser tant atractivaatractiva com com repulsivarepulsiva ..

Les Les forces elèctriques són presents, de són presents, de forma directa o indirecta, en la majoria de forma directa o indirecta, en la majoria de les activitats diàries.les activitats diàries.

QUÈ ÉS LA K?QUÈ ÉS LA K? La K és la constant elèctr ica.La K és la constant elèctr ica. Al contrari que la G que sempre té el mateix valor, el Al contrari que la G que sempre té el mateix valor, el

valor de valor de K depèn del medi on es troben les on es troben les càrregues.càrregues.

Val Val

La constant dielèctrica del buit: La constant dielèctrica del buit:

εε0 0 = 8,854·10= 8,854·10 -12-12 C C22·N·N -1-1·m·m-2-2

La constant dielèctrica relativa: La constant dielèctrica relativa:

εε r r = = εε / / εε00

- Per exemple el ferro té una εr = 1500

LA FORÇA ELÈCTRICA LA FORÇA ELÈCTRICA ATRACTIVA: ATRACTIVA: EXEMPLES:EXEMPLES:

És la responsable del comportament de És la responsable del comportament de molts de molts de productes comercials ::

Lents de contacteLents de contacte : atrauen : atrauen electricament a les proteïnes de les electricament a les proteïnes de les llàgrimes de l’ull.llàgrimes de l’ull.

Les Les pols del maquil latgepols del maquil latge queden queden unides elèctricament a la pell.unides elèctricament a la pell.

La La fotocopiadora fotocopiadora ionitza certes zones ionitza certes zones d’un rodet al que queden adherides les d’un rodet al que queden adherides les partícules de toner i transpassades al full.partícules de toner i transpassades al full.

EL CAMP ELÈCTRICEL CAMP ELÈCTRIC

CAUSA que el crea: que el crea: CÀRREGACÀRREGA en en repòs.repòs.

magnitud escalar.magnitud escalar. CAMP DE FORCESCAMP DE FORCES : És un camp : És un camp

vectorialvectorial CAMP CENTRALCAMP CENTRAL : És un camp : És un camp

conservatiuconservatiu , per tant, podrem expressar , per tant, podrem expressar el treball realitzat per les forces amb una el treball realitzat per les forces amb una magnitud escalar: magnitud escalar: L’ENERGIA L’ENERGIA POTENCIALPOTENCIAL . .

EXEMPLES:EXEMPLES:

Els Els t iburons són sensibles camps són sensibles camps elèctrics molt petits produïts per les elèctrics molt petits produïts per les càrregues d’un cos, per exemple el d’un càrregues d’un cos, per exemple el d’un peix amagat.peix amagat.És a dir, pot És a dir, pot “veure” mitjançant camps mitjançant camps elèctrics.elèctrics.

Hi ha Hi ha peixospeixos que creen que creen camps elèctrics pulsants, produint una diferència de , produint una diferència de potencial entre el cap i la cua, potencial entre el cap i la cua, comunicant-se entre ells i amb el medi.comunicant-se entre ells i amb el medi.

Gnathonemus petersi

EL POTENCIAL ELÈCTRIC:EL POTENCIAL ELÈCTRIC:

EXEMPLES:EXEMPLES:

La La anguila elèctrica (electrophorus) té cèl·lules musculars modificades que té cèl·lules musculars modificades que poden produïr descàrregues elèctriques poden produïr descàrregues elèctriques instantànies de 300 V, el suficient per instantànies de 300 V, el suficient per atabalar a una presa.atabalar a una presa.

L’L’AIGUAAIGUA és un és un dipol elèctric , fet , fet que ha donat lloc a la que ha donat lloc a la VIDA tal com la tal com la coneixem al nostre planeta. coneixem al nostre planeta.

El El CORCOR es comporta com un es comporta com un dipol elèctric .. Es pot mesurar el Es pot mesurar el potencial creat per ell en creat per ell en

diferents parts del cos mitjançant elèctrodes diferents parts del cos mitjançant elèctrodes (electrocardiograma) per poder detectar per poder detectar anomalies del seu funcionament.anomalies del seu funcionament.

La càrrega circula pels La càrrega circula pels circuïts circuïts elèctricselèctrics gràcies a una gràcies a una diferència de potencial creada per un generador. creada per un generador.

Tubs de TV : tubs de : tubs de raigs catòdics que són només electrons. que són només electrons.

Acceleradors de partículesAcceleradors de partícules: : gràcies a ells:gràcies a ells:

- S’està estudiant - S’està estudiant l ’estructura de la matèria ..

- Es - Es curan malaties (càncer) - Es fan - Es fan proves diagnòstiques no

invasives..

ENERGIA POTENCIAL ENERGIA POTENCIAL ELÈCTRICAELÈCTRICA

El treball pot ésser:El treball pot ésser:- - W W >> 0 0- - W W << 0 0

EXEMPLES:EXEMPLES:

La La distància de separació dels àtoms quan formen un enllaç és aquella quan formen un enllaç és aquella en la que en la que l’energia potencial és mínima ..

Els Els cristalls iònics són estables degut a són estables degut a la suma de les la suma de les energies potencials de de cada enllaç: cada enllaç:

ENERGIA RETICULARENERGIA RETICULAR

REPRESENTACIÓ DEL REPRESENTACIÓ DEL CAMP ELÈCTRICCAMP ELÈCTRIC

SUPERFÍCIES SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIALSEQUIPOTENCIALS

DISTRIBUCIONS DISTRIBUCIONS DISCRETES DE CÀRREGA:DISCRETES DE CÀRREGA:

Càrregues elèctriques puntuals aïllades.Càrregues elèctriques puntuals aïllades. Exemples: Exemples:

- - Protó:Protó:

- - Electró:Electró:

DISTRIBUCIONS CONTÍNUES DISTRIBUCIONS CONTÍNUES DE CÀRREGA:DE CÀRREGA:

És una aproximació macroscòpica que es És una aproximació macroscòpica que es fa quan les càrregues estan molt a prop.fa quan les càrregues estan molt a prop.

FLUX DEL CAMP FLUX DEL CAMP ELÈCTRICELÈCTRIC

TEOREMA DE GAUSSTEOREMA DE GAUSS

Ens permet determinar el camp elèctric Ens permet determinar el camp elèctric creat per creat per distribucions contínues de distribucions contínues de càrregacàrrega amb una amb una geometria senzil lageometria senzil la ..

APLICACIONSAPLICACIONS CAMP CREAT PER UN PLA CAMP CREAT PER UN PLA

INFINIT CARREGAT INFINIT CARREGAT UNIFORMEMENTUNIFORMEMENT

ELECTRICITAT A LA ELECTRICITAT A LA MATÈRIA.MATÈRIA.

Es va considerar que era Es va considerar que era una propietat de tota la matèria ..

El primer en descobrir-ho… va ésser El primer en descobrir-ho… va ésser THOMSON ja que va descobrir l’electró.

Conductors Semiconductors AïllantsConductors Semiconductors Aïllants

CONDUCTOR:CONDUCTOR: Material que facilita el pas de corrent Material que facilita el pas de corrent

elèctric.elèctric.- - METALLS: cables de les

instal·lacions elèctriques

- - SUBSTÀNCIES IÒNIQUES EN DISSOLUCIÓ (ELECTRÒLITS):

pil·les alcalines

FENÒMENSFENÒMENS

EFECTE PUNTESEFECTE PUNTES

GÀBIA DE FARADAYGÀBIA DE FARADAY

SEMICONDUCTOR:SEMICONDUCTOR:

Material que condueix el corrent elèctric Material que condueix el corrent elèctric de vegades.de vegades.- - SEMIMETALLS: Silici, germani…Silici, germani…

AÏLLANT:AÏLLANT: Material que impedeix el pas del corrent Material que impedeix el pas del corrent

elèctric.elèctric.- - SUBSTÀNCIES

COVALENT ATÒMIQUES: Ceràmiques.Ceràmiques.

- - SUSTÀNCIES COVALENTS MOLECULARS: Plàstics.

FENÒMENSFENÒMENS POLARITZACIÓ DE DIELÈCTRICS POLARITZACIÓ DE DIELÈCTRICS Creen un camp en sentit contrari del Creen un camp en sentit contrari del

que l i produeix la polarització.que l i produeix la polarització.

CONDENSADORSCONDENSADORS

APLICACIONS APLICACIONS CONDENSADORS:CONDENSADORS: Flashes de les càmeres de fotos::

Teclat dels ordenadors::

Circuïts de sintonització de TVi ràdio

Desfibrilador: Emmagatzema : Emmagatzema 360 J que allibera en 2ms.360 J que allibera en 2ms.

PLAQUES DEFLECTORESPLAQUES DEFLECTORES MOVIMENT DE CÀRREGUES DINS

CAMPS ELÈCTRICS.

FUNCIONAMENT I CÀLCULSFUNCIONAMENT I CÀLCULS

APLICACIONSAPLICACIONS OSCILOSCOPI:

TV antigues:

ACCELERADOR DE PARTÍCULES

ANALOGIES ENTRE EL ANALOGIES ENTRE EL CAMP ELÈCTRIC I EL CAMP ELÈCTRIC I EL GRAVITATORIGRAVITATORI Són Són camps de força centralscamps de força centrals creats per un ente creats per un ente

amb magnitud escalar, amb magnitud escalar, massa i i càrrega.. Les Les línies de camp són són obertesobertes i amb i amb simetria simetria

radialradial.. Són Són camps conservatiuscamps conservatius: : W = - ΔEp La La intensitat de campintensitat de camp és: és: → → αα a la causa que el a la causa que el

crea.crea. → → 1/ 1/ αα al quadrat de al quadrat de

la distànciala distància

DIFERÈNCIES ENTRE EL DIFERÈNCIES ENTRE EL CAMP ELÈCTRIC I EL CAMP ELÈCTRIC I EL

GRAVITATORIGRAVITATORI Al Al camp gravitatoricamp gravitatori les forces són les forces són sempre sempre

atractivesatractives, en canvi al , en canvi al camp elèctriccamp elèctric són són atractives i repulsivesatractives i repulsives..

Al c.E. les Al c.E. les línies de camplínies de camp surten de les surten de les càrregues positives i acaben en les càrregues positives i acaben en les negatives, en canvi al c.g. les línies negatives, en canvi al c.g. les línies assenyalen la massa.assenyalen la massa.

El c.g. El c.g. no depèn del medi al que estiguino depèn del medi al que estigui:: G = 6,67·10 - 1 1 N·m 2·kg - 2

El c.E. El c.E. sí depèn del medi al que actuïsí depèn del medi al que actuï..K = 1/4πε N·m 2·C - 2

La força elèctrica és molt més fort que la La força elèctrica és molt més fort que la gravitatòria.gravitatòria.

A A distàncies atòmiques i molecularsdistàncies atòmiques i moleculars predomina la predomina la força elèctricaforça elèctrica..

A A distàncies molt gransdistàncies molt grans predomina la predomina la força força gravitatòriagravitatòria..

Rosa Mª Rodríguez García-CaroRosa Mª Rodríguez García-Caro

Professora de física i químicaProfessora de física i química

IES ALCÚDIAIES ALCÚDIA

ALCÚDIA (MALLORCA)ALCÚDIA (MALLORCA)