Introdução à Eletricidade

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“Física -III” Lic. Juan Ríos Tupayachi 
 
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FICHA № 01 
ELECTRICIDAD 
La electricidad es un conjunto de fenómenos 
producidos por el movimiento e interacción entre 
las cargas eléctricas positivas y negativas de los 
cuerpos físicos. 
La palabra “electricidad” procede del latín 
electrum, y a su vez del griego élektron, o ámbar. 
La referencia al ámbar proviene de un 
descubrimiento registrado por el científico francés 
Charles François de Cisternay du Fay, que 
identificó la existencia de dos tipos de cargas 
eléctricas (positiva y negativa). Las cargas 
positivas se manifestaban al frotar el vidrio, y las 
negativas al frotar sustancias resinosas como el 
ámbar. 
 
ELECTROSTÁTICA 
Parte de la teoría de la electricidad que 
estudia la interacción y las propiedades de los 
sistemas de cargas eléctricas en reposo. 
CARGA ELÉCTRICA. 
Carga eléctrica, es la característica de 
cualquier partícula que participa en la interacción 
electromagnética. La determinación de la carga 
de una partícula se hace estudiando su 
trayectoria en el interior de un campo 
electromagnético conocido. La unidad de carga 
eléctrica en el Sistema Internacional de unidades 
es el coulomb, C. 
Existen en la naturaleza dos tipos de cargas 
eléctricas que por convenio se miden unas con 
números positivos y las otras con números 
negativos. Todas las partículas eléctricamente 
cargadas llevan una carga igual en valor absoluto 
a una cantidad llamada carga elemental, e. El 
protón posee una carga +e y el electrón lleva una 
carga -e. Esta carga elemental equivale a 1,6 · 10-
19 C. 
Un átomo eléctricamente neutro tiene el 
mismo número de protones que de electrones. 
Todo cuerpo material contiene gran número de 
átomos y su carga global es nula salvo si ha 
perdido o captado electrones, en cuyo caso 
posee carga neta positiva o negativa, 
respectivamente. Sin embargo, un cuerpo, 
aunque eléctricamente neutro, puede tener 
cargas eléctricas positivas en ciertas zonas y 
cargas positivas en otras. 
En todo proceso, físico o químico, la carga 
total de un sistema de partículas se conserva. Es 
lo que se conoce como principio de conservación 
de la carga. 
Las cargas eléctricas del mismo tipo 
interaccionan repeliéndose y las cargas de 
distinto tipo interaccionan atrayéndose. La 
magnitud de esta interacción viene dada por la ley 
de Coulomb. 
 
 
Un cuerpo se encuentra electrizado cuando 
contiene cantidad de electrones y protones 
diferentes. Caso contrario se dice que está 
neutro. 
TAREA 
¿Por qué se electriza un cuerpo? 
¿Cuáles son los mecanismos de 
electrización? 
Cantidad de carga eléctrica 
La cantidad de carga eléctrica nos indica el 
grado de electrización de un cuerpo. 
La cantidad de carga de un electrón es: 
Qe = -1,6 · 10-19 C 
Qp = +1,6 · 10-19 C 
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F F 
Equivalencias: 
1 milicoulomb ( 1 mC) = 10-3 C 
1 microcoulomb( 1 µC) = 10-6 C 
1 nanocoulomb( 1 nC) = 10-9 C 
El electroscopio 
El electroscopio es un dispositivo que 
permite verificar si un cuerpo está electrizado o 
no. 
Un electroscopio muy simple puede 
formarse con una pequeña esfera de tecnopor (no 
electrizada) suspendida por un hilo, a este 
electroscopio se le puede llamar “péndulo 
eléctrico) 
Principio de conservación de cargas. 
Este principio se basa en el hecho de que al 
frotar dos cuerpos entre sí, la carga que uno de 
ellos pierde, el otro lo adquiere, conservándose 
así la carga del sistema; esto es: La carga no se 
crea ni se destruye, solo se transporta. 
Propiedad eléctrica de los cuerpos. 
Los cuerpos según sus propiedades 
eléctricas son: 
A. Conductores. Son aquellas que permiten 
el paso de las cargas por el interior de su 
masa sin alterar sus propiedades 
químicas. Entre ellas están los metales, el 
aire húmedo, el cuerpo de los animales, 
el agua acidulada, etc. 
B. Aislantes. Se les llama también 
dieléctrico o malos conductores, se 
caracterizan por ofrecer gran resistencia 
al paso de las cargas por el interior de su 
masa, sin embargo, se electrizan 
fácilmente por frotación. Entre ellos 
tenemos a los plásticos, la madera, el 
vidrio, el aire seco, etc. 
C. Semiconductores. Son las sustancias 
cuyas propiedades eléctricas están entre 
un conductor y un aislante. En estado 
puro son aisladores, pero la introducción 
de pequeñas impurezas los hace casi 
conductores. Ejemplo el silicio, germanio. 
La tecnología electrónica contemporánea 
está basada en elementos 
semiconductores, tales como el diodo, el 
transistor, etc. 
Leyes de la electrostática 
Ley cualitativa 
“Las cargas del mismo signo de repelen y 
cargas de signos diferentes se atraen” 
 
 
 
 
 
 
Ley cuantitativa (Ley de Coulomb) 
“La fuerza desarrollada entre dos cuerpos 
eléctricos es directamente proporcional al 
producto de sus cargas eléctricas e inversamente 
proporcional al cuadrado de la distancia que los 
separa” 
 
 
 
 
 d 
 
 
 
Dónde: 
F = Fuerza 
Q1; Q2 = Cargas eléctricas 
d = Distancia 
K = Constante electrostática en el vacío. 
2
2
9 .10.9
C
mN
K  ; 
o
K
4
1

 Permitividad eléctrica o constante 
dieléctrica ( o ) 
Propiedad de un material que determina la 
intensidad del campo eléctrico producido por una 
distribución de cargas eléctricas. 
En el Sistema Internacional de unidades, la 
permitividad se expresa en faradios por metro, o 
Fm-1. En el vacío, el valor de e resulta ser de 
+ + 
+ - 
F F 
Q1 Q2 
+ - 
F F 
2
21..
d
QQ
KF  
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8,854 × 10-12 Fm-1, cantidad que se denota por el 
símbolo o 
 2
2
1210.85,8
Nm
C
o
 
Algunas constantes dieléctricas: 
Aire = 1,0005 
Aceite = 4,6 
Vidrio = 5,6 
Glicerina = 43 
Agua = 81 
Kerosene = 2 
Papel = 3,7 
Porcelana = 7 
CAMPO ELÉCTRICO 
Es la región o espacio donde se manifiesta 
las acciones electrostáticas. 
Intensidad del campo eléctrico (

E ) 
Es una magnitud vectorial que caracteriza a 
cada punto de una región donde se ha 
establecido un campo eléctrico. Y se define 
matemáticamente por: la fuerza eléctrica que 
experimenta una partícula colocado en un punto 
por unidad de su carga. 
q
F


 ; 
2
.
d
Q


 
La unidad de medida de la intensidad del 
campo eléctrico es: N/C 
Líneas de fuerza de un campo eléctrico 
*Salen del positivo 
*Entran al negativo 
 
Líneas de fuerza eléctricas 
Las líneas de fuerza eléctricas indican la 
dirección y el sentido en que se movería una 
carga de prueba positiva si se situara en un 
campo eléctrico. El diagrama de la izquierda 
muestra las líneas de fuerza de un campo 
eléctrico creado por dos cargas positivas. Una 
carga de prueba positiva sería repelida por 
ambas. El diagrama de la derecha muestra las 
líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por 
dos cargas de signo opuesto. Una carga de 
prueba positiva sería atraída por la carga negativa 
y repelida por la positiva. 
POTENCIAL ELÉCTRICO (V) 
Es la energía que adquiere una carga al ser 
trasladado y/o colocado, en un punto determinado 
desde o hasta el infinito. 
El potencial eléctrico en un punto debido a 
una pequeña esfera electrizada con Q, se puede 
definir por el trabajo que desarrolla un agente 
externo al trasladar lentamente la unidad de carga 
eléctrica de un lugar muy alejado (infinito) hasta 
el punto de cuestión. 
qWV /  ;
 qWV /  
El potencial absoluto creado por una 
carga puntual 
dQV /. 
Siendo Q la carga que genera el campo y d 
la distancia del punto (P) a la carga (Q), 
Energía potencial eléctrica (EP) 
Es aquella energía asociada a las 
interaccioneseléctricas entre cuerpos y/o 
partículas electrizadas. Para un sistema formado 
por dos partículas electrizadas, la energía 
potencial eléctrica se calcula con la siguiente 
expresión: 
d
qq 21.. 
En el cálculo de la energía potencial 
eléctrica se debe considerar el signo de la 
cantidad de carga de las partículas. 
Las unidades en el S.I. son: 
 Q y q en coulomb (C) 
D en metros (m) 
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Ep en joule (J) 
Relación entre (V) y (EP) 
Vq. 
Diferencia de potencial 
La diferencia de potencial entre 2 puntos A 
y B es el trabajo que hay que hacer para llevar 
una carga de 1 Coulomb desde A hasta B. Se la 
pone como V, ΔV, VA -VB o VAB 
La diferencia de potencial se mide en voltios. 
Es lo que en la vida diaria suele llamarse voltaje, 
se puedo calcular a través de la siguiente fórmula: 
 
q
W
VV ABBA
 
Siendo ABW  , el trabajo que debe realizar 
un agente externo para trasladar la carga puntual 
y positiva desde B hasta A o viceversa. 
𝐖𝐀→𝐁 = 𝐪 (𝐕𝐁 − 𝐕𝐀) 
CAPACIDAD ELÉCTRICA 
Es una característica de todo conductor, la 
cual se define como la cantidad de carga 
transferida que adquiere, talque su potencial varia 
en una unidad. 
𝐂 =
𝐐
𝐕
 
Q = Cantidad de carga transferida 
V = variación de potencial 
La unidad de capacidad eléctrica en el S.I. 
es el faradio (F). 
 
EJERCICIOS DE APLICACIÓN 
1. Determine la posición de un punto en 
la proximidad de dos cargas puntuales de +50 y -
18, los cuales están separados por 40 cm. en 
donde se cumple que al colocar una tercera carga 
en dicho punto, la fuerza resultante sea nula. 
2. Determinar la intensidad del campo 
eléctrico total en el punto medio del segmento que 
une las cargas Q1=2.10-7C y Q2=-3.10-7C, y la 
distancia que los separa las cargas son de 6 m 
3. El potencial eléctrico a una cierta 
distancia de una carga puntual es de 600 voltios 
y la intensidad del campo eléctrico es de 200 N/C 
Hallar el valor de la carga eléctrica. 
4. A cierta distancia de una carga puntual 
positiva la intensidad del campo eléctrico es 200 
N/C y el potencial 180 voltios ¿Cuál es el valor de 
la carga? 
5. Calcular el trabajo efectuado sobre una 
carga de +10 statc, cuando esta carga es 
desplazada desde un cierto punto situado a 24 
cm. de una carga de 72 statc, hasta otro punto 
situado a 20 cm. de dicha carga. 
6. Un cuerpo gana 2 x 1020 electrones, 
calcula la cantidad de carga eléctrica que 
adquiere el cuerpo. 
7. Un cuerpo gana 1021 electrones, 
calcula la cantidad de carga eléctrica que 
adquiere el cuerpo. 
8. Una esfera metálica pierde 1019 
electrones, calcula la cantidad de carga eléctrica 
de la esfera. 
9. Dos cuerpos cargados con 32C y 16C 
se ponen en contacto, calcula la carga final 
cuando se separan (considere cuerpos idénticos). 
10. Dos cuerpos cargados con 40C y –
12C se ponen en contacto, calcula la carga de 
cada esfera luego de separarlos, considere 
cuerpos completamente idénticos. 
11. Tres cuerpos idénticos, cargados con 
15C, –12C y 12C cada uno, se ponen en contacto, 
calcula la carga eléctrica luego de separarlos. 
12. Dos cuerpos cargados eléctricamente 
con 16C y 20C se ponen contacto por mucho 
tiempo después de separarlas, calcula la cantidad 
de carga eléctrica transferida. 
13. Una esfera metálica posee una 
cantidad de carga eléctrica de 80C, calcula el 
número de electrones retirados del átomo neutro. 
14. ¿A cuántos electrones equivale la 
siguiente carga eléctrica de –32C? 
15. ¿A cuántos electrones equivale la 
siguiente carga eléctrica de 64 C? 
16. En cada caso se encuentran dos 
esferas iguales. ¿Qué cargas poseerán las 
esferas luego de haberse tocado por un 
determinado tiempo? 
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17. Se tiene una esfera metálica cargada 
con +12C. ¿Cuántos electrones debe ganar para 
quedar eléctricamente neutra? 
18. ¿Cuántos cm separan a dos cargas de 
6 µC y 5 µC para que experimenten una fuerza 
cuyo módulo es 900 N? 
19. ¿Cuántos cm separan a dos cargas de 
12 µC y 5 µC para que experimenten una fuerza 
de 600 N? 7. 
20. Dos esferas conductoras de igual radio 
tienen cargas de +0,8 µC y –0,6 µC 
respectivamente. Si se ponen en contacto y luego 
se separan hasta que sus centros disten 30 cm en 
el aire, ¿cuál será el módulo de la fuerza de 
interacción electrostática entre estas? (en N) 
21. Determina «x» sabiendo que en el 
punto P la intensidad de campo eléctrico es nula. 
 
22. Determina el módulo de la intensidad 
de campo eléctrico en P. Q1 = +8 × 10–7C, Q2 
= –4 × 10–7 C 
 
23. Si el sistema mostrado se encuentra 
en equilibrio, determina la masa del bloque de 
madera si las partículas de masas despreciables 
se encuentran electrizadas. (Q = 2.10–6 C) g 
= 10 m/s2 
 
24. Dos cargas eléctricas se repelen con 
10 N. Si la distancia que los separa se reduce a 
la mitad y cada una de las cargas se duplica, 
entonces la nueva fuerza de repulsión tendrá 
como módulo: 
25. Determina el módulo del campo 
eléctrico resultante (en N/C) en el punto A. Q1 
= +15 × 10–9 C; Q2 = –32 × 10–9 C 
 
26. Halla el módulo de la intensidad del 
campo eléctrico E (en N/C) capaz de mantener al 
péndulo en la posición mostrada; la carga q = 
20 coulomb y pesa 500 N. 
 
27. Calcula el potencial eléctrico asociado 
a las cargas Q1 = 6 × 10–9 C y Q2 = –8 × 10–9 C en 
el punto P, según se muestra en la figura. 
 
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28. Calcula el potencial eléctrico asociado 
a las cargas Q1 = 4 × 10–9 C y Q2 = –5 × 10–9 C 
en el punto P, según se muestra en la figura. 
 
29. Calcula el trabajo necesario para 
trasladar una partícula con carga q = –8 µC desde 
la posición B en presencia del campo eléctrico 
creado por la carga Q = 2 × 10–8 C. 
 
30. En la figura, se muestra un campo 
eléctrico uniforme. Si la diferencia de potencial 
entre los puntos A y B es 80 V, ¿cuál es la 
diferencia de potencial entre los puntos C y D? 
 
31. Dos cargas de igual signo se colocan a 
lo largo de una recta con 2 m de separación. La 
relación de cargas es 4, calcule (en nC) la carga 
menor si el potencial eléctrico en el punto sobre 
la recta que se encuentra a igual distancia de las 
cargas es de 9V. (k = 9,109 Nm2 /C2 ; 1nC = 10–
9C) 
32. Dos cargas puntuales Q1 = –50 mC y 
Q2 = 100 mC están separadas una distancia de 
10cm. El campo eléctrico en el punto P es cero. 
¿A qué distancia, en cm, de Q1 , esta P? 
 
33. Determina la distancia «x» en metros, 
para que la intensidad de campo eléctrico sea 
nulo en el punto «M», si los valores de las cargas 
eléctricas son: Q1 = +2 × 10–8 C y Q2 = +18 
× 10–8 C. 
 
34. La magnitud del campo eléctrico y el 
potencial eléctrico a cierta distancia de una carga 
puntual son 3 × 102 N/C y 900 V, respectivamente. 
Halle la magnitud de dicha carga. (Considere K = 
9 × 109 Nm2 C–2) 
35. A 1,0m a la izquierda de una partícula 
de carga q1 = 1,0 μC, se encuentra una partícula 
de carga q2 = –1,0 μC. Determine el potencial 
eléctrico, debido a ambas cargas, a 1,0 m a la 
derecha de la partícula de carga q1 (considere k 
= 9 × 109 Nm2 C–2). 
36. Calcula el potencial eléctrico en (en V) 
en el vértice «A» del triángulo, si los valores de la 
cargas eléctricas son: QB = 6 μC, QC = –8 μC.