TEMA 3 – ELECTROSTÁTICA
- Carga eléctrica -
Isidro González Caballero
([email protected])
Temario
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1.
Introducción
Carga eléctrica
Experimentos de carga por frotamiento
Estructura de la materia. Conservación y cuantización de
la carga
Conductores y aislantes
Introducción
3
Nuestra vida depende indudablemente de la
electricidad
Modo
de transporte de energía, motores, etc...
Responsable de formar átomos y moléculas
Eléctrico electrum (latín) griego ἤλεκτρον
(ámbar)
Cuando
se frotaba ámbar atraía pequeños objetos
(plumas, pajitas,...)
Electrostática: Estudio de las cargas electricas en reposo
La carga eléctrica
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Lana,
Piel...
Tras frotar las dos barras de
plástico con lana, al
acercarlas se repelen
PVC
La carga eléctrica
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Seda
Tras frotar las dos barras de
cristal con seda, al
acercarlas se repelen
Cristal
La carga eléctrica
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Lana,
Piel...
Seda
PVC
Tras frotar la barra de plástico
con piel y la de cristal con
seda, si las acercamos, éstas
se atraen.
La carga eléctrica
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Si repetimos el experimento aparecen dos grandes
grupos
Objetos
dentro del mismo grupo se repelen
Objetos dentro de distinto grupo se atraen
Benjamin Franklin (s. XVIII) propuso que todos los
objetos tenían una cantidad determinada de
electricidad
Cuando
se frotan dos objetos uno adquiere parte de la
carga del otro Carga positiva
El otro se queda con un deficit de carga Carga
negativa
La carga eléctrica
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Vidrio frotado con seda se carga positivamente
Triboelectricidad:
PVC frotado con lana se carga negativamente
Cargas opuestas
se atraen
Cargas iguales se
repelen
Estructura de la materia
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Los átomos son neutros
Protones y neutrones están compuestos de
quarks con carga ±1/3 y ±2/3
El núcleo es 4-5 ordenes de magnitud más
pequeño que el átomo
Electrones con carga negativa
Protones con carga positiva
Neutrones sin carga (neutros
El espacio átomo está esencialmente vacío
La atracción eléctrica entre los protones y los
electrones mantiene el átomo estable
Estructura de la materia
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Átomo neutro
nelectrones = nprotones
Ion positivo
nelectrones < nprotones
Ion negativo
nelectrones > nprotones
Conservación de la carga
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La carga eléctrica no puede ser creada ni destruida,
únicamente transferida
Por
ejemplo al frotar dos objetos
Se puede concluir a partir del modelo de Franklin
La suma algebraica de todas las cargas de un
sistema cerrado es constante
Se
deduce a partir del modelo átomico y las propiedades
de las partículas fundamentales
En el SI la unidad de carga es el culombio (C)
Cuantización de la carga
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La carga eléctrica, como la masa, es una propiedad
fundamental de las partículas materiales
La
interaccion electromagnética define las propiedades de
átomos, moléculas, ...
La carga está cuantizada qe=1.6 10-19 C
Cualquier
carga, Q, es un múltiplo de qe
Q=Nqe (donde N es un número entero)
Conductores y aislantes
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Un conductor permite el movimiento
de cargas por él
La
mayoría de los metales son buenos
conductores
En un aislante los electrones están muy
ligados a los átomos
La
mayoría de los no-metales son
aislantes
Los semiconductores tienen
propiedades intermedias
Conductores y aislantes
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1º
Carga por
inducción de un
conductor
2º
3º
Se acerca una
varilla cargada a un
conductor neutro
Se conecta el
extremo contrario a
tierra
Se desconecta de tierra
y queda cargado con la
carga contraria a la
varilla
Símbolo
de tierra
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