fisica2 tercera unidad segundo tema (149178)

Física II
3° Unidad (05/05/11)
Tema: Electroscopio, Ley de Coulomb
Nombre:__________________________________________________________________
Grado:__________ Grupo:______________
El electroscopio es un aparato que posibilita detectar la presencia de cargas eléctricas en un
objeto y determinar el signo de la misma. Si un objeto con carga se acerca a la esferilla del
electroscopio, las laminillas se cargan por inducción.
Ley de Coulomb
El científico francés Charles Coulomb estudió las leyes que rigen la atracción y repulsión de dos
cargas eléctricas puntuales en reposo.
Coulomb observó que a mayor distancia entre dos objetos cargados eléctricamente, menor es la
magnitud de la fuerza de atracción o repulsión.
Ley de Coulomb, queda enunciada en los siguientes términos: la magnitud de la fuerza eléctrica
de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales q1 y q2, es directamente proporcional al
producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa.
Si tenemos dos partículas cargadas, la fuerza de interacción entre ellas viene dada por:

qq
F  k 1 22
r
La constante de proporcionalidad K toma en el vacío un
valor igual a: K = 9 x 109 N · m2/C2
r2 = distancia entre las cargas al cuadrado.
q1= Carga eléctrica (coulomb)
q2= Carga eléctrica (coulomb)
CAMPO ELECTRICO:
Una carga eléctrica se encuentra siempre rodeada por un campo eléctrico. Las cargas de
diferentes signos se atraen y las de igual signo se repelen, aun cuando se encuentren separadas.
Esto quiere decir que las cargas eléctricas influyen sobre la región que está a su alrededor; la
región de influencia recibe el nombre de campo eléctrico. El campo eléctrico es invisible, pero su
fuerza ejerce acciones sobre los objetos cargados y por ello es fácil detectar su presencia, así como
medir su intensidad.
a) Configuración del campo eléctrico producido por
una carga puntual positiva
b) Configuración del campo eléctrico producido por
una carga puntual negativa
Tema: Corriente eléctrica, resistencia y ley de ohm
La parte de la Física encargada del estudio de las cargas eléctricas en movimiento dentro
de un conductor recibe el nombre de electrodinámica.
La corriente eléctrica es un movimiento de las cargas negativas a través de un conductor.
Como los protones están fuertemente unidos al núcleo del átomo, son los electrones los
que en realidad tienen la libertad de moverse en un material conductor.
Existen dos tipos de corriente eléctrica: la continua (CC) y la alterna (CA). La corriente
continua o directa se origina cuando el campo eléctrico permanece constante, esto
provoca que los electrones se muevan siempre en el mismo sentido, es decir de negativo
a positivo.
Corriente alterna: se origina cuando el campo eléctrico cambia alternativamente de sentido, por
lo que los electrones oscilan a uno y otro lado del conductor, así en un ínstate el polo positivo
cambia a negativo y viceversa.
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que pasa por cada sección
de un conductor en un segundo. La unidad empleada en el SI para medir la intensidad de la
corriente eléctrica es el ampere (A).
La corriente eléctrica que se produce en un conductor puede compararse con el flujo de agua por
una tubería. Así, tenemos que para que el agua llegue a tu casa se requiere de una bomba que
mantenga el flujo, una tubería por la cual pase, además de llaves o válvulas para abrir y cerrar
dicho flujo. En el caso de la corriente eléctrica necesitamos una bomba de electrones, que puede
ser una pila o un generador que posibilite el flujo de los mismos, un alambre conductor por donde
circulen y los interruptores de corriente para abrir o cerrar el circuito.
Resistencia eléctrica:
Todos los materiales presentan cierta oposición al flujo de electrones o corriente eléctrica, pero
unos obstruyen la circulación mas que otros. La resistencia eléctrica es la oposición que presenta
un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.
La longitud del conductor: A mayor longitud mayor resistencia. Si se duplica la longitud del
alambre, también lo hace su resistencia.
LEY DE OHM
George Simon Ohm(1787-1854), físico y profesor alemán, utilizo en sus experimentos
instrumentos de medición bastante confiable y observó que si aumenta la diferencia de potencia
en un circuito, mayor es la intensidad de la corriente eléctrica; también comprobó que al
incrementar la resistencia del conductor, disminuye la intensidad de la corriente eléctrica. Con
base en sus observaciones, en 1827 enunció la siguiente ley que lleva su nombre:
La intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente
proporcional a la diferencia de potencial aplicado a sus extremos e inversamente proporcional a la
resistencia del conductor .
V= Diferencia de potencial aplicado a los extremos del conductor en volts (V)
V
I
R= Resistencia del conductor en ohm ῼ
R
I= Intensidad de la corriente que circula por el conductor en (A)
Potencial eléctrico
Siempre que una carga eléctrica se mueve en un circuito a través de un conductor, realiza
un trabajo, mismo que se consume por lo general al calentar el circuito o hacer girar un
motor. Cuando se desea conocer la rapidez con que se efectúa un trabajo, se determina la
potencia eléctrica. Por definición, la potencia eléctrica es la rapidez con que un
dispositivo que emplea energía eléctrica realiza un trabajo, también se interpreta como
la energía que consume una máquina o cualquier dispositivo eléctrico en un segundo.
Como la potencia es la rapidez con la cual se realiza un trabajo, tenemos que:
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
, 𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑐𝑖𝑟:
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑃=
𝑇
𝑡
𝑷 = 𝑽𝑰
Donde:
P= potencia eléctrica en Watts (W)
V= Diferencia de potencia en volts (V)
I= intensidad de la corriente en amperes (A)
𝑃=
Watts = volt . ampere
𝑇 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜
𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
=
𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑟𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝐼 𝑡𝑒𝑛𝑒𝑚𝑜𝑠:
= 𝑤𝑎𝑡𝑡
𝑡
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜
De acuerdo a la ley de ohm la potencia eléctrica se calcula con las siguientes expresiones
matemáticas:
P=I2R
𝑽𝟐
𝑷=
𝑹
R= resistencia en ohm (ῼ)
Problema 1.¿Qué potencia eléctrica desarrolla una parrilla que recibe una diferencia de potencial de
120V y por su resistencia circula una corriente de 6 A?