LA ELECTRICIDAD Y LA CARGA ELÉCTRICA

Buenos días niños, espero tengan un lindo día lleno de aprendizajes.

22 de octubre del 2024

LA ELECTRICIDAD Y LA CARGA ELÉCTRICA

La electricidad es una forma de energía que resulta de la existencia y el movimiento de cargas eléctricas. Estas cargas pueden ser positivas o negativas, y su interacción es lo que genera fenómenos eléctricos.

Carga eléctrica

• La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que determina cómo interactúan las partículas subatómicas. Existen dos tipos de carga: positiva (como la de los protones) y negativa (como la de los electrones).
• La unidad de medida de la carga eléctrica en el Sistema Internacional es el coulomb (C).

Ley de Coulomb

• Establece que la fuerza entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La fórmula es:

  $$F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}$$

  donde $F$ es la fuerza, $k$ es la constante de Coulomb, $q_1$ y $q_2$ son las cargas, y $r$ es la distancia entre ellas.

$$$$k≈8.99×109 N m2/C2

Cuando la fuerza eléctrica es positiva significa que es de repulsión y cuando es negativa significa que es de atracción.

Ejemplo 

Supongamos que tienes dos cargas:

• $q_1=2\mu C=2\times 10^{-6}\text{\hspace{0.17em} C}$ (carga positiva)
• $q_2 = -3 \, \mu C = -3 \times 10^{-6} \, C$ (carga negativa)
• La distancia entre ellas es $r=0.1m$

$$F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}$$$$F = (8.99 \times 10^9) \frac{|(2 \times 10^{-6}) \cdot (-3 \times 10^{-6})|}{(0.1)^2}$$
$$F=(8.99\times 10^9)-\frac{6\times 10^{-12}}{0.01}=(8.99\times 10^9)\times -6\times 10^{-10}=-5.394\mathrm{N/m}$$

La fuerza de atracción entre las dos cargas es aproximadamente -$$5.39 N/m

EL CAMPO ELECTRICO

El campo eléctrico representa la fuerza que una carga eléctrica experimentaría si se colocara en un punto específico en el espacio. Es la región alrededor de una carga eléctrica en la que se pueden sentir fuerzas eléctricas.

$$\vec{E} = k \frac{|Q|}{r^2} \hat{r}$$

Ejemplo

Supongamos que tienes una carga $Q = +1 \, \mu C$ situada en el origen (0,0) y quieres calcular el campo eléctrico a una distancia de $r = 0.5 \, m$

$$\vec{E}=k\frac{\mathrm{\mid }Q\mathrm{\mid }}{r^2}=(8.99\times 10^9)\frac{1\times 10^{-6}}{(0.5{)}^{\mathrm{2}}}$$

$$\vec{E} = (8.99 \times 10^9) \frac{1 \times 10^{-6}}{0.25} = (8.99 \times 10^9) \times 4 \times 10^{-6} = 35.96 \, kV/m$$

El campo eléctrico a $0.5 \, m$ de la carga positiva es aproximadamente $35.96 \, kV/m$.

👉La fórmula para calcular la fuerza eléctrica ($\vec{F}$) cuando se conoce el campo eléctrico ($\vec{E}$) y la carga ($q$) Se expresa como:

$$\vec{F} = q \cdot \vec{E}$$

• $\vec{F}$ Es la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga, medida en newtons (N).
• $q$: Es la magnitud de la carga, medida en coulombs (C).
• $\vec{E}$: Es el campo eléctrico en el que se encuentra la carga, medido en voltios por metro (V/m) o newtons por coulomb (N/C).

• La dirección de la fuerza eléctrica es la misma que la del campo eléctrico si la carga es positiva. Si la carga es negativa, la fuerza se dirige en la dirección opuesta al campo eléctrico.

Ejemplo:

Supongamos que tienes:

• Una carga $q=2\mu C=2\times 10^{-6}C$
• Un campo eléctrico $\vec{E} = 500 \, N/C$

$$\vec{F} = q \cdot \vec{E} = (2 \times 10^{-6} \, C) \cdot (500 \, N/C) = 1 \times 10^{-3} \, N = 1 \, mN$$

Esto significa que la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga es de $1 \, mN$ en la dirección del campo eléctrico (si la carga es positiva). 

LINEAS DE CAMPO

Las líneas de campo eléctrico son líneas imaginarias que sirven para representar el campo eléctrico.

 

El aprendizaje es un tesoro que nadie puede arrebatarte. ¡Gracias por permitirme ser parte de tu viaje! Nos vemos la próxima clase...💚