1. CARGA ELÉCTRICA Y FUERZA
ELECTRICA
Cálculo aplicado a la física 2
Semana 01 – Sesión 02
2. LOGROS
Al finalizar la sesión el estudiante
identifica que la interacción eléctrica
está presente en la vida cotidiana y
evalúa fuerzas eléctricas para
diversas distribuciones de carga.
https://youtu.be/ViZNgU-Yt-Y
4. Carga eléctrica
Es una propiedad intrínseca de la materia que
se presenta de dos tipos: cargas positivas y
negativas. Se puede obtener por frotación,
por contacto y por inducción
La carga eléctrica mide cuantos electrones le
sobran o le faltan aun cuerpo, si le faltan
decimos que tiene carga positiva y si le
sobran decimos que tiene carga negativa.
En el sistema internacional se mide en
coulomb [C]. ¿Cómo se obtiene la
fuerza que se ejercen las
cargas?
Carga = n carga
Objeto electrón
Carga del electrón = -1,602 176 5 × 10 -19
5. Ejercicios
1. Una varilla de vidrio pierde 4x103 e- cuando
es frotada con una tela de seda ¿Cuál es la
carga que adquiere?
2. En un laboratorio se lleva a cabo un
experimento, en este se miden las cargas de
3 partículas. ¿Cuál de las partículas no ha
sido medida correctamente?
q1 = 8x10-19 C;
q2 = -9,6x10-19 C;
q3 = 6,2x10-19 C
6. Ley de Coulumb
El módulo de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales
(q1 y q2) es proporcional a la cantidad de carga, en módulo, y
al inverso del cuadrado de la distancia (d) entre las cargas
puntuales.
La constante de proporcionalidad k es conocida como
constante de Coulomb. En el vacío es
0
1
4
k
2
2
9
10
9
C
m
N
k
2
12
0 2
C
8,8542 10
N m
La ley de Coulomb solo es aplicable para cargas puntuales y
solo es aplicable para sistemas electrostáticos (cargas en
reposo) y es buena aproximación para cargas en
movimiento, si la velocidad relativa es mucho menor que la
velocidad de la luz.
r
Fe
Fe
q1 q2
𝐹 = 𝑘
𝑞1 𝑞2
𝑟2
7. Ley de Coulumb
La ley de Coulomb en forma vectorial será
presentada a continuación. Así, la fuerza eléctrica
que la carga puntual q1 ejerce sobre la carga puntual
q2, escrita como será
Donde, debe considerarse los signos de q1 y q2.
8. Ejercicios
3. Un átomo de hidrógeno neutro tiene un
protón en su núcleo y un electrón orbitando
alrededor del núcleo. Suponiendo que esta
órbita del electrón es circular, y que la
separación entre el protón y el electrón es
5×10-11m.
Calcule la intensidad de la fuerza eléctrica
entre estas dos partículas.
9. Principio de superposición
La interacción entre dos cargas
puntuales, es independiente de la
presencia de otras.
"La fuerza total ejercida sobre una
carga eléctrica Q por un conjunto
de cargas q1, q2, q3, … , qn será
igual a la suma vectorial de cada
una de las fuerzas ejercidas por
cada carga qi sobre la carga Q.”
q5
q4
q3
q2
q1
Q
FR
F5
F4
F3
F2
F1
r1
𝐹 =
𝑖
𝑁
𝐹𝑖 = 𝑘
𝑖
𝑁
𝑞𝑖𝑄
𝑟𝑖
2
𝑟𝑖
10. Ejercicio
4. Dos cargas puntuales iguales y positivas, q1= q2= 4,0 µC se
localizan en x = 0 m, y = 0,30 m y x = 0 m, y = - 0,30 m,
respectivamente.
Halle la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica total
(neta) que ejercen estas cargas sobre una tercera carga,
también puntual, Q = 4,0 µC en x = 0,40 m, y = 0 m
11. Distribución de cargas
Distribución de carga lineal:
𝜆 =
𝑑𝑞´
𝑑ℓ´
Densidad de carga lineal
Unidad (C/m) 𝑞´ =
ℓ´
𝜆𝑑ℓ´
Distribución de carga superficial:
𝜎 =
𝑑𝑞´
𝑑𝐴´
Densidad de carga superficial
Unidad (C/m2) 𝑞´ =
𝐴´
𝜎𝑑𝐴´
Distribución de carga Volumétrica:
𝜌 =
𝑑𝑞´
𝑑𝑉´
Densidad de carga volumétrica
Unidad (C/m3)
𝑞´ =
𝑉´
𝜌𝑑𝑉´
12. Ejercicio
Se tiene un alambre de longitud L, que
posee una distribución lineal de carga
λ=λ0 (1+x) C/m. Halle la carga total en
el alambre.
13. NO OLVIDAR!
Recuerda
La carga eléctrica se puede
cuantificar.
La fuerza eléctrica es una magnitud
vectorial.
El principio de superposición nos
permite analizar la interacción de
muchas cargas.
14. BIBLIOGRAFÍA
BÁSICA
Serway, R. y Jewett, J.W.(2015) Física para ciencias e ingeniería. Volumen II.
México. Ed. Thomson.
Halliday, D., Resnick, R. y Krane, K.S.(2008) Física. Volumen II. México. Ed.
Continental.
Sears F., Zemansky M.W., Young H. D., Freedman R.A. (2016) Física Universitaria
Volumen II Undécima Edición. México. Pearson Educación.
COMPLEMENTARIA
Tipler, P., Mosca, G. (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Volumen II.
México Ed. Reverté .
Feynman, R.P. y otros. (2005) Física. Vol. II. Panamá. Fondo Educativo
interamericano.
