Una nueva propiedad de la materia: Carga

(a) Una barra de vidrio con carga + repele otra barra idéntica con carga +

(b) Una barra de plástico con carga – atrae una barra de vidrio con carga +

La carga eléctrica tiene las siguientes propiedades:

1. Hay 2 tipos de carga en la naturaleza (positiva y negativa), con la propiedad de que cargas diferentes se atraen y cargas similares se repelen.

2. La fuerza entre las cargas varía con el inverso al cuadrado de su separación.

3. La carga se conserva.

4. La carga está cuantizada.

El átomo consiste de un núcleo con carga positiva alrededor del cual se mueven Z electrones. El núcleo consiste de Z protones y N neutrones.

N

P

La carga de un protón es +e y la de un electrón es –e.

culombiosxe 19106.1 −=Toda carga Q presente en la naturaleza puede escribirse en la forma

eNQ ±=

Carga Eléctrica, Cuantización de la Carga

donde N es un entero. El átomo es eléctricamente neutral.

Aisladores y Conductores

Los materiales se pueden clasificar en términos de su capacidad para conducir carga eléctrica.

Los aisladores son materiales en los cuales las cargas se mueven con mucha dificultad. Ejemplos de aisladores son: goma, plástico, cera, papel.

En los conductores las cargas eléctricas se mueven con bastante libertad. Los metales son buenos conductores.

Los semiconductores son materiales con propiedades eléctricas entre los aisladores y los conductores. Ejemplo: germanio y silicio.

Ley de Coulomb

La fuerza sobre una carga puntual sobre otra está dirigida a lo largo de la línea que las une. La fuerza varía inversamente proporcional con la distancia quesepara las cargas y es proporcional al producto de las mismas. Es repulsiva si las cargas tienen igual signo y atractiva si las cargas tienen signos opuestos.

Dirección de la fuerza culombiana entre dos cargas puntuales

2,122,1

212,1 r̂

rqqkF =

1 2 9 2 22 , 9 10

q qF k k x N m C

r= = ⋅La magnitud de la fuerza es:

Esta ecuación es similar a la de la fuerza de gravedad entre 2 partículas.

Carga por inducción

Para cargar un conductor por inducción, es necesario que no esté en contacto con el cuerpo que induce la carga (la barra en este caso). Esto difiere con la forma en que se carga un aislador, por frotamiento, en la cual es necesario un contacto físico.

Polarización de carga en conductores

Siempre existe una fuerza de atracción entre un aislador cargadoy un conductor descargado.

Ley de Coulomb – Ejemplo 1

Calcula la fuerza sobre la carga q0.

CqCqq µµ 0.2,0.5 231 −===

Ley de Coulomb, ejemplo 2

Calcula la fuerza sobre la carga q3. Usa los siguientes valores paralas cargas:

Ej. 3:Calcula la fuerza sobre la carga en el centro (Usa simetría)

-q

Ley de Coulomb, ejemplo 4

If sphere A is now grounded, what is the electrostatic force between the spheres?