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• Interacción Electromagnética.• Es responsable de la estructura microscópica de la materia, de laestructura de los átomos (electrones orbitando alrededor del núcleo), de laformación de las moléculas, de que éstas se unan entre si en los distintosestados de agregación de la materia (sólido, líquido y gaseoso), etc.• Pero también es responsable de fenómenosmacroscópicos como la luz, los relámpagos, losrayos x, las microondas o las ondas de radio, losrayos de las tormentas y mucho más.
• Interacción Electromagnética.• El hombre ha aprendido a usarla y gran parte dela tecnología actual está basada en estainteracción: ordenadores, radio y televisión,telecomunicaciones (teléfono, internet),maquinaria (motores, etc), el transporte deenergía (cableado eléctrico), etc.• Es más intensa que la interacción gravitatoria ymás débil que la interacción nuclear fuerte, peroes también de muy largo alcance• Esta íntimamente relacionada con una propiedadfundamental de la materia que todavía no habeisestudiado la <strong>carga</strong> eléctrica
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica I• Es una propiedad fundamental de la materia (toda la materiatiene <strong>carga</strong>). Se encuentra en dos partículas fundamentalesdentro del átomo (protones y electrones)• Existen dos tipos de <strong>carga</strong>s eléctrica: positiva y negativa (protones + yelectrones -).• Propiedades de la <strong>carga</strong> eléctrica:• Cargas del mismo signo se repelen, <strong>carga</strong>s de distinto+ +signo se atraen.- +• <strong>La</strong> <strong>carga</strong> se conserva. No se crea o destruye <strong>carga</strong>, solose transmite de unos cuerpos a otros.• Está cuantizada, la <strong>carga</strong> solo esta en la naturaleza en múltiplos de unacantidad elemental: la <strong>carga</strong> del electrón (e):Q=N·e (N es un número entero y e=1,6·10 -19 C)(<strong>La</strong> unidad de <strong>carga</strong> eléctrica en el SI es el culombio (C))1 Coulomb = 6,25x10 18 electrones
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica II• Desde el punto de vista eléctrico existen dos tipos de materiales:(los estudiamos en más detalles en el próximo tema)• Conductores: <strong>La</strong>s <strong>carga</strong>s eléctricas (normalmente electrones) puedenmoverse con libertad por ellos. Decimos que conducen la electricidad. Ejlos metales, disoluciones iónicas, grafito, etc.• Aislantes o dieléctricos: <strong>La</strong>s <strong>carga</strong>s no se pueden mover a través deellos y se quedan “fijas” en su posición. Ej. Madera, gomas y plásticos,cerámicas, etc.• Existe un tercer tipo, los Semiconductores: en ciertas condicionesconducen la electricidad y en otras no. No los estudiamos
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica III• <strong>La</strong> materia normalmente es eléctricamente neutra =igual cantidadde <strong>carga</strong>s positivas que negativas (aproximadamente). Por eso no sesuelen notar sus efectos.• Pero en determinadas circunstancias se puede hacer que un objetotenga más <strong>carga</strong>s de un tipo que de otro (quitando o poniendo<strong>carga</strong>s). Se dice entonces que el cuerpo está electrizado o <strong>carga</strong>do.• El cuerpo se comporta como si tuviera solo <strong>carga</strong> del tipo en excesoy con una cantidad de <strong>carga</strong> igual a la <strong>carga</strong> neta (Q) (=la diferenciaentre las cantidades de cada tipo de <strong>carga</strong>).• Si N p es el numero de protones y N e el número de electrones:– Si N p> N ecuerpo <strong>carga</strong>do positivamente Q= (N p-N e)·e >0– Si N p< N ecuerpo <strong>carga</strong>do negativamente Q= (N p-N e)·e
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica IV• Se puede <strong>carga</strong>r (electrizar) un cuerpo quitando o poniendo<strong>carga</strong>s eléctricas de un tipo. Existen varias formas:• Por rozamiento o frotación• Por contacto• Por Inducción
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica IV• Se puede <strong>carga</strong>r (electrizar) un cuerpo quitando o poniendo <strong>carga</strong>seléctricas de un tipo. Existen varias formas:• Por rozamiento o frotación
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica IV• Se puede <strong>carga</strong>r (electrizar) un cuerpo quitando o poniendo <strong>carga</strong>seléctricas de un tipo. Existen varias formas:• Por contacto
<strong>La</strong> <strong>carga</strong> eléctrica IV• Se puede <strong>carga</strong>r (electrizar) un cuerpo quitando o poniendo <strong>carga</strong>seléctricas de un tipo. Existen varias formas:• Por inducción1 2 3 41 2 3 4- -
Interacción Eléctrostática. Ley de Coulomb I• <strong>La</strong> fuerza ejercida entre <strong>carga</strong>s eléctricas fue medida cuantitativamente porCharles Coulomb (1785). Estableció la ley que lleva su nombreLey de Coulomb:“ <strong>La</strong> fuerzas con que se atraen dos <strong>carga</strong>s del mismo signo o se repelen <strong>carga</strong>sde signos opuestos es directamente proporcional al producto de dichas<strong>carga</strong>s e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que lassepara”“Además estas fuerzas actúan en la dirección de la recta que une ambas <strong>carga</strong>s ycumplen el principio de acción y reacción de Newton”Q 1 Q 21+ + F12F21= K2rQ 1 Q 2- -rQ 1 Q 2-r+r = rr rF 12= −F21Q Qr2
Interacción Eléctrostática. Ley de Coulomb II• Aspectos Matemáticos de la Ley de Coulomb:rFQ 1QF r u r 221 2112r• Fuerza que 1 hace sobre 2.Q1Q2r r • Necesitamos definir un vector unitario para12= K u2 1= −Fespecificar la dirección de la fuerza.21r• Para la fuerza que Q 1 realiza (ejerce) sobrer Q1Q212= FrQ 2 se define , que es un vector en ladirección de las <strong>carga</strong>s y que se aleja de Q 1 .• K es la constante de proporcionalidad,21K2llamada constante electrostática cuyo valorr(SI) en el vacío es aproximadamente:F =F r 12u r 119 2 2Ku rF r= =4 πε9 ⋅10Nm/ C
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