FISICA 11 1-ELECTROSTATICA - ELECTRODINAMICA

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Prof. Santos Ramirez Murillo
“JUNTOS POR TU INGRESO”
CURSO:
ELECTROSTATICA - ELECTRODINAMICA
SEMANA 08:
FÍSICA
Prof. Santos Ramirez Murillo
“JUNTOS POR TU INGRESO”
Electrostática I
CARGA ELECTRICA
La electrostática es la parte de la electricidad que estudia a las cargas
eléctricas en reposo y los fenómenos que estas experimentan.
DEFINICION
• Es una propiedad inherente de las partículas elementales electrones
y protones, por lo cual se dan las interacciones entre ellos: átomos,
iones, moléculas y partículas electrizadas.
• Es una cantidad física derivada, donde su dimensión es LT.
• Las cargas eléctricas del electrón y del protón son de igual
magnitud; pero de signos opuestos.
OBSERVACION
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“JUNTOS POR TU INGRESO”
PERSONAJES PRINCIPALES
William Gilbert
James Maxwell
Michael Faraday
Christian Oersted
Agustín Coulomb
Benjamín Franklin
Stephen Gray
(1540 – 1603)
(1666 – 1736)
(1706 – 1790)
(1736 – 1806)
(1777 – 1851)
(1791 – 1867)
(1831 – 1879)
Descubrió que la electrización era un fenómeno de carácter general.
Demuestra que la electricidad tiene existencia por si misma y no es
una propiedad impuesta al cuerpo por frotamiento.
Demuestra que existen dos tipos de electricidad a las que las llamo
positivas y negativas.
Encontró la ley que expresa la fuerza que aparece entre cargas
eléctricas.
Observo la relación entre la electricidad y el magnetismo. Así nació el
electromagnetismo.
Introdujo el concepto de campo eléctrico.
Estableció las leyes del electromagnetismo.
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“JUNTOS POR TU INGRESO”
CUERPO ELECTRIZADO
• Es aquel cuerpo que presenta exceso (ganancia) o defecto (perdida) de
electrones.
• Se define la Ley de la Cuantización de la Carga Eléctrica:
𝑸𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔𝒇𝒆𝒓𝒊𝒅𝒂 = ±𝒏 𝒆
−
𝑵° 𝒅𝒆 𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔𝒇𝒆𝒓𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒆− = 𝟏, 𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪
𝑄 + : 𝑆𝑖 𝑝𝑖𝑒𝑟𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠
𝑄 − : 𝑆𝑖 𝑔𝑎𝑛𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠
OBSERVACION
• No todos los cuerpos inicialmente se encuentran neutros, razón por el
cual:
𝑸𝑭𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑸𝑰𝒏𝒊𝒄𝒊𝒐 +𝑸𝑻𝒓𝒂𝒏𝒔𝒇𝒆𝒓𝒊𝒅𝒐
• Prefijos mas usados:
1𝑚𝐶 𝑚𝑖𝑙𝑖 = 10−3𝐶
1𝜇𝐶 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜 = 10−6𝐶
1𝑛𝐶 𝑛𝑎𝑛𝑜 = 10−9𝐶
NO TE OLVIDES LOS PREFIJOS 
MAS USADOS EN LA 
ELECTROSTÁTICA YA QUE SE 
USAN MUCHO EN LA 
RESOLCUION DE PROBLEMAS.
OBSERVACION
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“JUNTOS POR TU INGRESO”
LEY DE COULOMB
• En 1784, Charles Agustín Coulomb estudio con mucho detalle las
fuerzas de atracción y repulsión de partículas cargadas. Uso una
balanza de torsión similar a la que Cavendish emplearía 13 años
después para estudiar la interacción gravitacional.
• Se percató que la fuerza con la cual se atraen o repelen dos
partículas electrizadas es D.P. al producto de sus cargas electrizadas
e I.P. al cuadrado de su separación.
+ -
𝑭𝒆𝒍 𝑭𝒆𝒍
𝑸𝟏 𝑸𝟐
r
𝑭𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐𝒔𝒕á𝒕𝒊𝒄𝒂 = 𝑲
𝑸𝟏 𝑸𝟐
𝒓𝟐
𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑪𝒐𝒖𝒍𝒐𝒎𝒃
𝑄1 ∧ 𝑄2: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 (𝐶)
𝑟: 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑚)
Unidad: N
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𝐾 =
1
4𝜋𝜀
=
1
4𝜋𝜀0𝜀𝑟
=
9. 109
𝜀𝑟
Respecto a la constante de Coulomb:
𝜺: 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒊𝒕𝒊𝒗𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂
(𝟖, 𝟖𝟓. 𝟏𝟎−𝟏𝟐 Τ𝑪𝟐 𝑵.𝒎𝟐)
𝜺𝒓: 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒊𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂
Principio de Superposición:
ത𝐹𝑅 =෍ ത𝐹 = ത𝐹1 + ത𝐹2 + ത𝐹3 +⋯
𝜺𝟎: 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒊𝒕𝒊𝒗𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒗𝒂𝒄í𝒐
OBSERVACION
La fuerza electrostática cumple con las siguientes características:
❑ Se encuentra a lo largo de la recta que une las cargas.
❑ Es válida para las partículas electrizadas en reposo.
❑ Depende del medio sustancial en la cual se encuentre las
partículas electrizadas.
❑ Es una fuerza a distancia.
❑ Es atractiva o repulsiva.
❑ Cumple con la tercera ley de Newton.
Recuera que el signo de las 
cargas eléctricas solo me 
indica si la fuerza es 
repulsiva o atractiva.
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• Medio que actúa como agente transmisor de una acción entre cuerpos
electrizados.
• La forma de corroborar si en una cierta región del espacio existe un
campo eléctrico, consiste en colocar en dicha región una carga de
prueba (carga puntual) y comprobar la fuerza que experimenta.
+
𝑸𝟏
r
𝒒+ 𝑭𝒆𝒍
P
q: carga de 
prueba
CAMPO ELECTRICO
Donde:
𝐸𝑃 =
𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎
𝑞
=
𝐾
𝑄 𝑞
𝑟2
𝑞
𝐸𝑃 = 𝐾
𝑄
𝑟2
Unidad: N/C
INTENSIDAD DE CAMPO 
ELECTRICO (E):
Nos indica la cantidad de fuerza de 
atracción o repulsión que habrá 
por cada 1C en una región donde se 
ha generado un campo eléctrico.
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La intensidad de campo eléctrico es un vector:
OBSERVACION
La orientación de la intensidad de campo eléctrico no depende de la
polaridad de la carga de prueba.
𝑄 + → 𝐿𝑎 "E" sale de la carga.
𝑄 − → 𝐿𝑎 "E" entra a la carga.
Principio de Superposición:
ത𝐸𝑅 =෍ ത𝐸 = ത𝐸1 + ത𝐸2 + ത𝐸3 +⋯
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LINES DE CAMPO ELECTRICO
• Fueron postulados por Michael Faraday.
• Nos indica la representación del campo eléctrico.
• La líneas de fuerza son arbitrarias y no se cruzan.
• La intensidad de campo eléctrico es tangente a la líneas de fuerza.
• A mayor densidad (concentración) de líneas, mayor será la
intensidad de campo eléctrico.
• El numero de líneas es proporcional a la cantidad de carga eléctrica,
mas no a la superficie de la carga eléctrica.
• Las cargas de prueba no se desplazan a lo largo de las líneas de
fuerza.
CARGA PUNTUAL
DOS CARGAS POSITIVAS 
IGUALES
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DIPOLO ELÉCTRICO
DOS CARGAS CON VALORES 
DIFERENTES
CAMPO ELECTRICO HOMOGENEO
𝑭𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐𝒔𝒕á𝒕𝒊𝒄𝒂 = 𝑬. 𝑸
Esto es un caso ideal ya que las 
líneas de campo tienden a 
generar su curva y disminuir 
su intensidad cuando se alejan 
de la carga.
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Electrodinámica
DEFINICION
Estudia los fenómenos relacionados con la corriente eléctrica.
Es el fenómeno físico que consiste en el movimiento de los portadores de
carga (electrones, iones positivos e iones negativos) en medios diversos y
el vacío, por causas mecánicas o campo eléctrico.
CORRIENTE ELECTRICA
En los conductores sólidos, especialmente los metales, son los electrones
libres los que pueden moverse y producen el flujo de cargas. Esta
corriente se establece del extremo de menor potencial (-) hacia el otro
extremo de mayor potencial (+).
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Electrones libres
Sin diferencia de potencial a sus extremos
Corriente convencional
Corriente real
Con diferencia de potencial a sus extremos
Esta dada por la cantidad de carga eléctrica (Q) que atraviesa una
sección transversal A en la unidad de tiempo (t).
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA
Sección normal “A”
Plano normal
I =
ΔQ
Δt
La unidad en el S.I es :
ampere (A)
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OBSERVACIÓN
La cantidad de carga ΔQ es un múltiplo de la carga de un electrón:
I =
N° qe−
Δt
N° = número de electrones libres
RESISTENCIA ELECTRICA
La resistencia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un
circuito eléctrico. La resistencia se mide en ohm, que se simbolizan con la
letra griega omega (Ω).
• A pesar de que la mayoría de los metales son buenos conductores de
electricidad, todos presentanalgo de resistencia al paso de la carga
eléctrica a través de ellos.
• George Simón Ohm fue el primero que estudió en 1826 los efectos de la
resistencia sobre la corriente eléctrica, descubrió que para una
resistencia dada a cierta temperatura particular.
OBSERVACIÓN
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LEY DE OHM
Los materiales que obedecen la ley de Ohm y por tanto cumplen esta
simple correspondencia entre E y J, se conocen como materiales óhmicos.
∆V = IR
Sin embargo, se ha encontrado
experimentalmente que no todos los materiales
tienen esta propiedad. Aquellos materiales y
dispositivos que no obedecen la ley de Ohm se
dice que son materiales no óhmicos.
POTENCIA ELECTRICA
Toda corriente eléctrica que pasa por un conductor transporta energía,
y en consecuencia potencia, el cual puede ser aprovechado para su
utilización.
P = I V
Pérdida de potencia a través de 
un resistor:
R
V
RIP
2
2 ==
RV
I
+
−
La unidad de medida en el SI es el : watt (W)
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ASOCIACION DE RESISTENCIAS
➢ Resistores en serie.
−+
I
+
R1 R2
V
Req = R1 + R2
➢ Resistores en paralelo.
−+ I
R1
R2
I1
I2
+
V
21
111
RRReq
+=
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