El Campo Eléctrico

TEMA 3 – ELECTROSTÁTICA
- Carga eléctrica -
Isidro González Caballero
([email protected])
Temario
2
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
4
Lana,
Piel...
Tras frotar las dos barras de
plástico con lana, al
acercarlas se repelen
PVC
La carga eléctrica
5
Seda
Tras frotar las dos barras de
cristal con seda, al
acercarlas se repelen
Cristal
La carga eléctrica
6
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
7

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
10

Átomo neutro
nelectrones = nprotones

Ion positivo
nelectrones < nprotones

Ion negativo
nelectrones > nprotones
Conservación de la carga
11

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
12

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
13

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