SEMESTRE ACADÉMICO 2010-2

FÍSICA IILIC. FRANCISCO A. CALDERÓN

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMASAgosto 2010

SESIÓN 1

LEY DE COULOMB

LIC. FRANCISCO A. CALDERÓN VÁSQUEZ

Con

teni

dos

1. Carga Eléctrica.2. Ley de Coulomb.3. Fuerza Eléctrica

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CHARLES AGUSTIN COULOMB(FRANCES 1736 - 1806)

El físico francés CharlesCoulomb investigó en ladécada de 1780 larelación cuantitativa delas fuerzas eléctricasentre objetos cargados.

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entre objetos cargados.Su ley la demostróusando una balanza detorsión, que él mismoinventó, identificandocómo varía la fuerzaeléctrica en función dela magnitud de lascargas y de la distanciaentre ellas.

ELECTROSTÁTICAEstudia las cargas eléctricas en reposo

Carga Eléctrica:La materia se compone de átomos y éstos a su vez de electrones, protones, neutrones. Los átomos son eléctricamente neutros. Los electrones son partículas cargadas negativamente, los protones son partículas

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cargadas negativamente, los protones son partículas con cargas positivas. El átomo tiene igual número de electrones que de protones. Cuando decimos que un objeto está cargado, lo que queremos decir es que tiene un exceso de carga; que puede ser positiva (deficiencia de electrones) o negativa (exceso de electrones).

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Se distribuye por la curva C. Lacarga en forma homogénea quese puede describir mediante ladensidad lineal de carga (landa)en cada punto r de C.

DISTRIBUCIÓN LINEAL DE CARGA.

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La distribución de carga esuniforme si la densidad de carga(landa) es la misma en todopunto de C.

DISTRIBUCIÓN SUPERFICIAL DE CARGA.

La distribuye en una cierta superficie S . La distribución de carga se describe mediante la densidad superficial de carga (sigma) en cada punto r de S.

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La distribución de carga es uniforme sila densidad de Carga (sigma) es lamisma en todo punto de S.

DISTRIBUCIÓN VOLOMÉTRICA DE CARGA.

Se distribuye en un cierto Volumen V. La distribución de carga describe mediante la densidad de carga de volumen (ro) en cada punto r de V.

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La Decimos que la distribución de carga es uniforme si la densidad de carga (ro) es la misma en todo punto de V.

BALANZA DE TORSIÓN.

Coulomb inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre si dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia.

Con este invento, culminado

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Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas.

LEY DE COULOMB.

Las cargas son representadas por q1 y q2, y la separación entre las cargas por “r”. Coulomb encontró que la fuerza que ejercía una carga sobre la otra, estaba descrita por:

21 qqKF ⋅=

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2

2910998

CNm

x,K =

221

rqq

KF ⋅=

04

1

πε=K

donde

�Una carga eléctrica localizada en un punto geométrico del espacio…�La fuerza electrostática

LEY DE COULOMB PARA CARGAS PUNTUALES

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�La fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es…�Matemáticamente, la Ley de Coulomb se puede expresar:

La fuerza total ejercida sobre una fuerza eléctrica que por un conjunto de cargas q1, q2, q3,…,

PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE CARGAS

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qn, será igual a la suma vectorial de cada una de las fuerzas ejercidas por cada carga qi sobre la carga q.

�Tenemos un conjunto n de cargas puntuales : q1, q2,..., qn fijas.�Cada una de las cargas de la distribución qi ejerce una fuerza eléctrica sobre

LEY DE COULOMB PARA UNA DISTRIBUCIÓN DISCRETA DE CARGAS

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una fuerza eléctrica sobre la carga q, expresión dada por la ley de Coulomb.�Se cumple el principio de la fuerza eléctrica total que ejercen sobre la carga q, estará dada por:�Es decir teniendo en cuenta:

�Decimos que se tiene una distribución continua de carga cuando la carga se distribuye de forma

LEY DE COULOMB PARA UNA DISTRIBUCIÓN CONTINUA DE CARGAS

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se distribuye de forma continua en una cierta región extensa del espacio (un volumen, una superficie o una curva).

PrefijoPrefijo AbreviaciónAbreviación ValorValor

Tera T 1012

Giga G 109

Mega M 106

Kilo k 103

(nada) 100

Mili m 10-3

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Mili m 10-3

Micro µ 10-6

Nano n 10-9

Pico p 10-12

Fempto f 10-15

Atto a 10-18