Teoria electrostática

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CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
Diego Jesús Mamani Vega 2
Carga eléctrica (Q)
• Magnitud física escalar
• Propiedad inherente de la materia que se manifiesta con el exceso o defecto de
electrones.
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Electrización
• Proceso por el cual un cuerpo se carga eléctricamente
Observaciones:
• Al inicio los cuerpos son neutros
• Existe transferencia de electrones
• Adquieren el mismo valor de carga 
eléctrica pero tipos diferentes
Observaciones:
• Un cuerpo cargado se acerca a un 
cuerpo neutro. (No hay contacto)
• No existe transferencia de electrones
• El cuerpo neutro se polariza, 
rdenamiento de los electrones.
Observaciones:
• Se pone en contacto un cuerpo cargado 
con un cuerpo neutro.
• Existe transferencia de electrones
• Los cuerpos quedan cargados con el 
mismo tipo de carga.
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Tipos de cargas eléctricas
• Carga eléctrica positiva 𝑞+ : Cuando pierde electrones
⋕ 𝒆− <⋕ 𝒑+
• Carga eléctrica negativa 𝑞− : Cuando gana electrones
⋕ 𝒆− >⋕ 𝒑+
• Carga neutra 𝑞0 : Misma cantidad de electrones y protones
⋕ 𝒆− =⋕ 𝒑+
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Cuantización de la carga eléctrica
• Toda carga eléctrica es un múltiplo entero de la carga eléctrica del electrón.
Q = ±𝑛 𝑒−
Donde:
• + : Si pierde electrones
• − : Si gana electrones
• 𝑛: cantidad de electrones ganados o perdidos
• 𝑒− : magnitud de la carga eléctrica del electrón
𝑒− = 1,6𝑥10−19 𝐶
• Su unidad de medida: Coulomb “C”
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Ley de la conservación de la carga eléctrica
• La carga eléctrica no se crea ni se destruye solo se transfiere de un cuerpo a otro.
෍𝑄𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =෍𝑄𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
NOTA:
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Interacciones eléctricas
• Ley cualitativa
𝐹𝑒 𝐹𝑒
𝐹𝑒 𝐹𝑒𝐹𝑒 𝐹𝑒
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Interacciones eléctricas
• Ley cuantitativa o Ley de Coulomb
𝐹𝑒 𝐹𝑒
• Módulo o magnitud de la fuerza de repulsión o atracción entre dos cargas eléctricas
𝐹𝑒 =
𝐾 𝑄1 𝑄2
𝑑2
Donde:
K: Constante eléctrica del medio: 𝐾 = 9𝑥109 𝑁𝑚2/𝐶2
d: distancia de separación entre las cargas (metros - m)
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Campo Eléctrico (𝐸)
• Magnitud física vectorial
• Se define:
𝐸 =
Ԧ𝐹𝑒
𝑞0
• Su unidad de medida (N/C)
• Donde:
𝑞0: carga eléctrica de prueba (C)
Líneas de fuerza del campo eléctrico
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Intensidad del campo eléctrico para una carga puntual (𝐸)
• Se demuestra:
𝐸 =
𝐾 𝑄
𝑑2
• Donde:
𝑄: carga eléctrica que genera el campo eléctrico (C)
𝑑: distancia a calcular el campo eléctrico (m)
Líneas de fuerza del campo eléctrico
CAPÍTULO 11: ELESTROSTÁTICA
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Campo eléctrico homogéneo (𝐸)
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Energía potencial eléctrica (𝑈𝑝𝑒)
Nota:
𝑞1 𝑦 𝑞2: colocar el signo de las cargas
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Potencial eléctrico(V)
• Magnitud física escalar
• Se define:
𝑉 =
𝑈𝑝𝑒
𝑞0
• Su unidad de medida: Voltios (V)
• 𝑞0: carga de prueba
Potencial eléctrico para una carga puntual (V)
• Se demuestra
𝑉 =
𝐾𝑄
𝑑
• Donde:
𝑄: carga eléctrica con signo (C)
𝑑: distancia a calcular el potencial (m)
Superficies equipotenciales
“Líneas de color rojo”
Igual potencial eléctrico sobre la superficie
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Trabajo del campo eléctrico o fuerza eléctrica
• Se demuestra
NOTA 1
NOTA 2: El trabajo no depende de la trayectoria de la
partícula que se traslada. (Fuerza conservativa)
q: carga eléctrica a trasladar (se 
coloca su signo)
𝑉𝐴: Potencial de partida (inicial)
𝑉𝐵: Potencial de llegada (final)
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Diferencia de potencial (Voltaje) en un campo eléctrico homogéneo
• Se demuestra
NOTA 1:
La distancia (d) que existe entre las
superficies equipotenciales.
Nota 2:
𝑉𝐵 − 𝑉𝐴 = −𝐸𝑑
𝑉𝐴 > 𝑉𝐵
CAPÍTULO 12: ELECTROSTÁTICA
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Condensadores
• Dispositivo eléctrico que permite almacenar carga eléctrica.
Capacitancia (C)
• Define:
𝐶 =
𝑄
∆𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
• Su unidad de medida: Faradio (F)
• Donde:
• 𝑄: carga eléctrica almacenada (C)
• ∆𝑉: diferencia de potencial o voltajes (V)
Condensadores
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Condensador de placas paralelas
• Capacitancia (C)
𝐶 =
𝜀0𝐴
𝑑
• Donde:
𝜀0: permitividad eléctrica del vacío
𝜀0 = 8,85𝑥10
−12 𝐶2/𝑁𝑚2
Energía almacenda (U)
𝑈 =
𝐶 ∆𝑉 2
2
=
𝑄2
2𝐶
=
𝑄∆𝑉
2
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
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Conexión entre condensadores
NOTA 1:
Para dos condensadores conectados en serie, cumple:
𝐶𝐸 =
𝐶1𝑥𝐶2
𝐶1 + 𝐶2
NOTA 2:
Para dos condensadores conectados en serie, de igual 
capacitancia “C”, cumple:
𝐶𝐸 =
𝐶
2
CAPÍTULO 12: ELESTROSTÁTICA
Diego Jesús Mamani Vega 19
Conexión entre condensadores
𝐶𝐸 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3