electrostática es el área de la Física que engloba el estudio de las cargas eléctricas en reposo. Tú fenómenoselectrostático estudiados por esta área de conocimiento surgen como resultado de la fuerzaenatracción y repulsión que las cargas eléctricas se ejercen entre sí. En este texto hablaremos de algunas de las principales propiedades de la Electrostática, como la carga eléctrica, electrificación, fuerza eléctrica, potencial eléctrico, campo eléctrico y energía potencial eléctrico.
carga eléctrica
LA carga eléctrica es una propiedadintrínseco (propia) de las partículas fundamentales de la materia, como protones y electrones, así como la pasta. Los cuerpos eléctricamente neutros tienen la misma cantidad de cargas eléctricas positivo y negativo. La unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades es el Culombio (C).
Además, la carga eléctrica es una cantidad física cuantificado, es decir, tiene un valorMínimo, de modo que Noes posible encontrar cuerpos electrificados con un módulo de carga eléctrica
menos que este valor, llamada carga fundamental, generalmente denotado por la letra y.Los protones y electrones tienen exactamente este valor de carga eléctrica, aproximadamente 1,6.10-19 C. Por lo tanto, cuando un cuerpo está cargado eléctricamente, su carga es una múltipleentero da cargofundamental, ya que la electrificación tiene lugar desde el adición o eliminación en electrones, ya que el protones están vinculados dentro del núcleosatómico.
Subtitular:
Q - Módulo de carga eléctrica (C - Coulombs)
No - Número de electrones faltantes o en exceso
y - Carga fundamental (1.6.10-19 C)
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Mapa mental: electrostática
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Electrificación
Electrificación ¿Es cada proceso capaz de generar un diferencia ingrese el número de cargaspositivo y negativo de un cuerpo. Cuando un cuerpo tiene el mismo número de cargas positivas y negativas, decimos que es neutral; si estos números son diferentes, decimos que es electrificado.
Básicamente hay tres procesos de electrificación: un electrificación por contacto, porfricción y por inducción:
LA electrificaciónporcontacto involucra dos cuerpos conductores, y al menos uno de ellos debe ser eléctricamentecargado. Cuando los dos cuerpos entran en contacto, sus cargas eléctricas se dividen hasta que los dos están bajo el mismo potencial eléctrico. Al final del proceso, los cuerpos presentan el mismo signo de cargas.
LA electrificación por fricción implica el suministro de energía a dos cuerpos a través de la fricción entre ellos. Durante fricción (fricción), algunos electrones son arrancados de uno de los cuerpos y luego capturados por el otro cuerpo. Por tanto, es necesario verificar la afinidad de estos dos cuerpos en este tipo de electrificación consultando el serie triboeléctrica.
LA electrificaciónporinducción ocurre por aproximaciónrelativo entre un cuerpo cargado eléctricamente, llamado inductor, y un cuerpo conductor, llamado el inducido. La presencia del inductor genera una separación de cargas en el cuerpo inducido, llamada de polarización. A partir de esta separación, la armadura se conecta a tierra, lo que hace que sus cargas fluyan a través de un cable de tierra.
Todos los procesos de electrificación se llevan a cabo de acuerdo con las Principiosenconservacióndacargoeléctrico y de la energía, o sea, antes y después de la electrificación, el número de cargas y la cantidad de energía entre cargas debe ser lo mismo.
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fuerza eléctrica
Dos cuerpos cargados eléctricamente pueden ejercer atracción o repulsión entre sí de acuerdo con su señal de carga. Cuerpos con cargas eléctricas de signos iguales se repelen unos a otros, y los cuerpos cuyas cargas eléctricas han signos opuestosatraernos unos a otros.
La ley que nos permite calcular el módulo de la fuerza eléctrica ejercida entre dos cargas es la Ley de Coulomb, que se presenta mediante la siguiente expresión:
Subtitular:
F - Fuerza eléctrica (N - Newtons)
k0 - Constante de vacío electrostático (k0 = 9,0.109 N.m² / C²)
qué1,qué2 - Cargas eléctricas 1 y 2 (C - Culombios)
D - Distancia entre cargas 1 y 2 (m)
Campo eléctrico
O campo eléctrico es una magnitud fisica vector atribuido a cargas eléctricas. Cada carga eléctrica influye en el espacio que lo rodea debido a su campo eléctrico. Podemos entender el campo eléctrico, por tanto, como la influencia que ejercen las cargas eléctricas sobre su entorno. La unidad de campo eléctrico en el Sistema Internacional de Unidades es la NewtonporCulombio (N / C) o el Voltio por metro (V / m), ya que ambos son unidades equivalentes.
Vea un ejemplo:
Una posición dada en el espacio tiene un campo eléctrico de 12,0 N / C generado por una carga eléctrica. Cuando una carga eléctrica de 1.0C se coloca en esta posición, será actuado por una fuerza eléctrica de módulo igual a 12,0 N. Si este cargo fuera 2.0C, ella sufriría una fuerza eléctrica de 24,0 N.
El campo eléctrico generado por una carga eléctrica. Q1 se puede calcular utilizando la siguiente expresión:
En la expresión anterior, la variable D es la distancia desde el punto donde desea medir la fuerza del campo eléctrico hasta la posición de la carga eléctrica.
Potencial eléctrico
O potencial eléctrico es una magnitud fisica escalada totalmente representado por su módulo y medida en Voltios (V) en el Sistema Iinternacionalen Ucorbatas. Esta magnitud mide la La cantidadenenergía proporcionado por un campo eléctrico para cada Culombio de carga.
Cuando una partícula se encuentra en una región del espacio sujeta a un potencial eléctrico de 100,0 V, habrá almacenado 100.0 J con él (julios) de energía por cada 1.0 C de carga eléctrica que presenta. Si su carga es de 2.0C, ella tendrá una energía de 200,0 J, Como consecuencia.
O potencialeléctrico generado por un módulo de carga eléctrica Q1 se puede calcular utilizando la siguiente expresión:
energía potencial eléctrica
Cuándo doso más las cargas eléctricas se fijan a distancia D entre ellos almacenan una forma de energía llamada energía potencial eléctrica. Si se libera una de estas cargas, esta energía se transformará en energíacinética, por ejemplo. Esta energía se mide en julios en el Sistema Internacional de Unidades.
Podemos calcular la energía potencial eléctrica entre cargas usando la siguiente expresión:
Fórmulas electrostáticas
Consulta aquí las principales fórmulas utilizadas en el estudio de la Electrostática.
→ Fórmula de carga eléctrica
Esta fórmula se utiliza para calcular la cantidad de carga eléctrica sobrante o faltante en un cuerpo. También se puede utilizar para calcular el número de electrones faltantes o en exceso.
→ Fórmula de campo eléctrico
Se utiliza para determinar la fuerza de un campo eléctrico producido por una carga eléctrica puntual. qué1A una distancia D de esta carga:
→ Fórmula de potencial eléctrico
El potencial eléctrico de una distribución puntual de cargas se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
→ Fórmula de la fuerza eléctrica (ley de Coulomb)
La fórmula que se puede utilizar para calcular la fuerza que genera una carga eléctrica. qué1 ejerce sobre una carga eléctrica qué2, separados por una distancia d, está determinado por la ley de Coulomb:
→ Fórmula de energía potencial eléctrica
Podemos calcular el módulo de energía potencial eléctrica entre dos cargas. qué1 y qué2, separados por una distancia D, mediante la siguiente fórmula:
Resumen
La electrostática es el campo de la física que estudia los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo;
Toda carga eléctrica influye en el espacio que la rodea a través de una cantidad física vectorial denominada campo eléctrico;
El campo eléctrico es una medida de la fuerza eléctrica ejercida sobre cada unidad de carga;
Las líneas perpendiculares a las líneas del campo eléctrico definen la magnitud del potencial eléctrico producido por las cargas eléctricas;
La energía potencial eléctrica entre dos cargas es una cantidad escalar que se expresa en julios y mide la cantidad de energía asociada con la repulsión y la atracción mutua entre cargas eléctricas;
El módulo de la fuerza eléctrica entre dos cargas eléctricas se puede determinar a partir de la ley de Coulomb.
Ejercicio de electrostática resuelto
Una carga eléctrica de 2,0 µC fija y de tamaño insignificante genera, a una distancia de 0,5 m, un campo eléctrico y un potencial eléctrico respectivamente iguales a:
Datos: k0 = 9.109 N.m² / C².
a) 72,10-3 N / C y 3.6.103 V
b) 12.104 N / C y 36,105 V
c) 72,103 N / C y 54,103 V
d) 72,102 N / C y 3.6.104 V
e) 7.2.103 N / C y 3.6.10-3 V
Plantilla: Letra b
Resolución:
Campoeléctrico y potencialeléctrico son propiedades inherentes a una sola carga eléctrica en el espacio. Para calcular el campoeléctrico de esta carga, utilizamos la siguiente ecuación:
Tomando los datos proporcionados por la declaración de ejercicio, tenemos que:
Para calcular el potencialeléctrico producido por esta carga a la misma distancia (0,5 m), utilizamos la siguiente ecuación:
Tomando los datos informados en el comunicado, tenemos la siguiente resolución:
Por Rafael Hellerbrock
Maestría en física
