2018-01-fii-semana-08-sesin-30

FÍSICA II
2018 - 01
Semana 08
Fuerza eléctrica.
Campo eléctrico.
Dieléctricos.

Semana 08

30 8 2 AP
Explica la diferencia entre un
conductor y un aislante y por qué un
Cómo se cargan eléctricamente losobjeto cargado es atraído a uno
objetos. Dieléctricos
neutral. Aplica el concepto de
dieléctrico de manera cuantitativa en
el cálculo de campos eléctricos.
SESIÓN 30

Logros esperados:
Explica la diferencia entre un conductor y un
aislante y por qué un objeto cargado es
atraído a uno neutral.
Aplica el concepto de dieléctrico de manera
cuantitativa en el cálculo de campos
eléctricos.

ENLACE DE YOUTUBE CON DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO
VEA EL VIDEO PARA DESPEJAR DUDAS DE CÓMO HACER LOS EXPERIMENTOS:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLUt8uRTGKKsRljzh4pgA9CXMC7isHbpsI

FÍSICA II
2018 – 01
NOTA FINAL DEL CURSO =
(Promedio Ponderado PCs)×(N° de Open
LABs Realizados)×(0,25)
• No realizar un Laboratorio implica que el promedio de PCs disminuye al 75% en la
nota final del curso. Esa sería la nota final del curso.
• No realizar un Laboratorio implica que el promedio de PCs disminuye al 50% en la
nota final del curso. Esa sería la nota final del curso.

Actividad
Observa que al frotar una barra de caucho en lana y acercarla a
un caña de plástico ésta se mueve.
¿Cómo explicas el origen de las fuerzas que hay entre la barra de
caucho y la caña de plástico?
Ver video: https://www.youtube.com/watch?v=6fLrxxFW_ls

Conductores e aislantes
Conductores: Materiales que contienen partículas cargadas que pueden moverse
fácilmente a través del material. (Ejemplo: los metales).
Aislantes: En estos materiales los electrones están fuertemente ligados a los átomos
y no hay partículas que puedan moverse a través del material. (Ejemplo: plástico,
madera, papel).

¿Cómo se cargan eléctricamente los objetos?
Frotamiento (contacto)
Inducción eléctrostática (sin contacto)
Electrones
transferidos a la seda
Cargas cerca inducen
una separación de
cargas moleculares.
Una varilla cargada se
acerca a trozos de papel.
¿Por qué aparece un
exceso de carga positiva
en la varilla de vidrio?
Conservación de
carga eléctrica
¿Por qué aparece una
separación de cargas
moleculares (parte
positiva y también otra
parte negativa)?
Ahora, ¿por qué se atrae el
papel con la varilla cargada?
¿Es suficiente explicarlo por
conservación de la carga?

Fuerza entre cuerpos cargados
La forma del cuerpo
(distribución) complica el
análisis. Necesitamos una
Ley simple para cuerpos
simples: Cargas Puntuales.
Cargas con signos opuestos se atraen unas a otras
Cargas del mismo signo se repelen unas a otras

Líneas de Campo Eléctrico
La línea de campo ayudan a visualizar el patrón del
campo eléctrico.
1. El vector campo eléctrico es tangente a la línea
de campo eléctrico en cada punto de la línea
2. La dirección de la línea es la misma que la del
vector campo eléctrico.
3. El número de líneas por unidad de área a través
de una superficie perpendicular a las líneas es
proporcional a la magnitud del campo eléctrico
en aquella región.

Ejemplo 5
¿Dónde es mayor la magnitud del campo eléctrico? ¿en A o B? ¿Por qué?

Representación del campo eléctrico
carga puntual positiva
carga puntual negativa
Dipolo

Ejemplo 6
Encuentre una expresión para el campo eléctrico E P en el punto P y la fuerza
eléctrica que actúan sobre q 0 .
P

Principio de superposición para campo eléctricos
En cualquier punto P, el campo eléctrico total debido a un grupo de cargas fuente puntuales es
igual a la suma vectorial de campos eléctricos de cada carga, independientemente de la
presencia de las demás.
Campo eléctrico neto
debido a cargas puntuales
sobre un punto.
P

Ejemplo 7
Encuentre una expresión para el campo eléctrico en el punto P debido a la
configuración de cargas dispuestas como se muestra en la figura.
Rpta: E P = k e
2aq
a 2 +b 2 3 2
iƸ

Campo Eléctrico de una placa grande cargada
El campo eléctrico a la izquierda
de la placa:
El campo eléctrico a la derecha
de la placa:
E = − σ
2ε 0
iƸ
x
E = σ
2ε 0
iƸ
σ = Q : densidad superficial de
A
carga en la placa.
En este caso particular (placa grande cargada) el campo eléctrico es constante.

Ejemplo 8
Dibuje las líneas de campo, y encuentre la expresión del campo eléctrico a la
derecha y a la izquierda de la placa cargada negativamente.
x

Ejemplo 8
Dibuje las líneas de campo, y encuentre la expresión del campo eléctrico a la
derecha y a la izquierda de la placa cargada negativamente.
x

Ejemplo 9
Una pequeña esfera con 4, 00 × 10 −6 kg de masa y 5, 00 × 10 −8 C de
carga cuelga de un hilo cerca a una placa grande cargada. La densidad de
carga en la superficie de la placa es uniforme e igual a −2, 50 × 10 −9 C/m 2 .
Encuentre el ángulo que forma el hilo con la vertical.
Respuesta:
19, 8°

Ejemplo 10
Encuentre el campo eléctrico debido a dos largas placas cargadas en las
regiones del espacio A, B y C mostradas en la figura. (Nota: Use el principio
de superposición).
A B C

Ejemplo 11
Considere dos placas muy largas cargadas como se muestra en la figura.
Ordene de mayor a menor la magnitud del campo eléctrico en los puntos
indicados.

Dieléctricos
κ
κ
κ: constante
dieléctrica
E 0 E
Dieléctrico Dieléctrico

Dieléctricos

Ejemplo 12
Se tienen dos placas rectangulares que miden
1,00 m de largo por 0,800 m de ancho. Dichas
placas tienen cargas de +10, 0 μC y −10, 0 μC,
y se disponen como se muestra en la figura. Si
un material dieléctrico de constante 3, 70 es
insertado entre las dos placas, determine el
campo eléctrico entre las dos placas.
x
Respuesta:
−3, 82 × 10 5
iƸ
m

Referencias Básicas
SERWAY RAYMOND, JEWETT JOHN W. Física para la Ciencias e Ingeniería.
Volumen I. 7a Edición. México. Thomson. 2009. LIBRO TEXTO
SHERWOOD, B & CHABAY, R. Matter and Interactions, John Wiley & Sons.
Volume II. 2015.
TIPLER PAUL, MOSCA GENE. Física para la ciencia y la tecnología. VOLUMEN 1.
Mecánica/Oscilaciones y ondas/Termodinámica. Sexta Edición. Barcelona.
Reverte. 2010