Introducción.
La electrostática comprende el estudio de las leyes que rigen los fenómenos eléctricos, producidos por cargas eléctricas en reposo, lo que supone el estudio de las fuerzas que se ponen en manifiesto tanto entre cargas puntuales como en cuerpos cargados.Existen 4 tipos de interacciones o fuerzas, que de mayor a menor intensidad son:
- Interacción nuclear fuerte: 1 (referencia)
- Interacción electromagnética: 10^-2
- Interacción nuclear débil: 10^-5
- Interacción gravitatoria: 10^-38
Notas:
- La interacción nuclear débil, al igual que la fuerte, decrecen rápidamente con la distancia y prácticamente son imperceptibles a escala microscópica, pero son muy importantes a distancia atómicas del orden 10^-13 cm.
- Cuando un núcleo se hace mas grande se vuelve inestable.
- La carga eléctrica es una característica de los cuerpos.
- Para cuantificar la carga eléctrica de un cuerpo se utiliza el electrón.
Principio de conservación de la carga.
Cuantización de la carga:
El valor de cualquier carga eléctrica siempre es múltiplo entero exacto de la carga del electrón.
Notas:
- La carga neta es la suma de la carga positiva y negativa.
- Cuando la carga neta es distinta de 0 decimos que el cuerpo esta ionizado.
Ley de Coloumb.
Es una ley experimental de carácter vectorial, (modulo, dirección y sentido), que sirve para establecer la fuerza entre dos cargas puntuales.
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Siendo:
La unidad de carga es el Columbio y corresponde al valor de la carga que colocada en el espacio vació a 1m de otra carga de igual valor y signo, sufre una fuerza de repulsión de 8.9874 x 10^9 N.
Campo Eléctrico.
En una región del espacio hay un campo eléctrico, cuando al colocar un cuerpo cargado, se produce una interacción.
Dipolo eléctrico.
En una región donde existe un campo eléctrico uniforme, introducimos una porción de materia, se produce un efecto de polarización de dicha materia.
Campo eléctrico creado por una carga puntual a la distancia r de ella.
Campo eléctrico uniforme.
Es aquel que tiene el mismo valor (modulo, dirección y sentido) en todos los puntos en que esta definido.
Lineas de Campo.
Es una linea imaginaria en la que el campo en cada punto es tangente a ella.
Sumidero de campo.
El trabajo que se realiza para mover una carga en un campo eléctrico independiente del camino que siga.
Energía Potencial Electrostática.
Corresponde exactamente al trabajo realizado, en presencia del campo eléctrico, para desplazar una carga eléctrica desde el nivel de energía cero, hasta el punto que la ocupa.
Diferencia de potencial.
Conductores en equilibrio electrostático.
En un conductor en equilibrio electrostático, la carga solo esta en la superficie, en el interior no hay carga
El campo eléctrico en la superficie del conductor es perpendicular a la superficie.
Ejemplos:
1. Potencial de cargas y trabajo.
Al ser conservativo el campo eléctrico, el trabajo para llevar la carga es:
Relación entre el campo y el potencial eléctrico:
Por tanto el potencia eléctrico es:
2. Calcular el campo creado por un plano de carga infinito, en puntos externos al lano, darlo en función del potencial. Datos: d, Va, Vb.
El campo eléctrico va dirigido hacia potenciales decrecientes.
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