Los antiguos griegos ya sabían que el ámbar frotado con lana adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros.

Transcripción

1 Fuerza eléctrica. Los antiguos griegos ya sabían que el ámbar frotado con lana adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Todos estamos familiarizados con los efectos de la electricidad estática, incluso algunas personas son más susceptibles que otras a su influencia. Ciertos usuarios de automóviles sienten sus efectos al cerrar con la llave (un objeto metálico puntiagudo) o al tocar la chapa del coche. Creamos electricidad estática, cuando frotamos un bolígrafo con nuestra ropa. A continuación, comprobamos que el bolígrafo atrae pequeños trozos de papel. Lo mismo podemos decir cuando frotamos vidrio con seda o ámbar con lana. Para explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra, tiene el mismo número de cargas positivas y negativas. Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie triboeléctrica (Electricidad que aparece por frotamiento entre dos cuerpos).. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica. Estos son algunos ejemplos de materiales ordenados de más positivo a más negativo: Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón. FUERZA ELECTRICA 1

2 De estos experimentos se concluye que: 1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro, un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total o neta no cambia. 2. Los objetos cargados con cargas del mismo signo, se repelen. 3. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen. Describa los siguientes conceptos. Electrostática. Átomo. Núcleo. Neutron. Protón. Masa del protón. Electrón. Masa del electrón. Fuerza eléctrica. Teoría atómica. Ley de Coulomb. Formula ley de Coulomb. FUERZA ELECTRICA 2

3 Ley de Coulomb. La fuerza de atracción o de repulsión entre dos cuerpos cargados eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. F = K q q r Prefijos. µ = micro = 1 X10 6 n = nano = 1 X10 9 p = pico = 1 X FUERZA ELECTRICA 3

4 Ejercicio resuelto. e1) Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q 1 = + 1 x 10-6 C. y q 2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm. Resolución: Para calcular la fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la Ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que: Como la respuesta obtenida es de signo positivo nos está indicando que la fuerza es de repulsión. Respuesta: La fuerza de repulsión tiene un módulo de 9 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector tal como se indica en el gráfico. Tarea. 1. Se tienen dos esferas cargadas eléctricamente con 4x10-8 C y 2.3x10-7 C respectivamente y están separadas 35 cm en el aire. Calcular la fuerza eléctrica de atracción entre ellas. FUERZA ELECTRICA 4

5 2. Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q 1 = -1,25 x 10-9 C. y q 2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm. 3. Calcular la fuerza de interacción eléctrica en el vacío entre las cargas de la figura. 4. Calcular la fuerza que produce una carga de 10 µ C sobre otra de 20 µ C, cuando esta última se encuentra ubicada, respecto de la primera, a: a) 1 cm. b) 2 cm. c) 0,1 cm. 5. El ión Na + del cloruro de sodio tiene una carga positiva de 1, µ C. El ión Cl - posee la misma carga que el Na +, (obviamente con signo contrario). La distancia que los separa es de 10-8 cm. Calcule la fuerza de atracción. 6. Dos cargas eléctricas de 7 pc y - 9 pc, se encuentran separadas por una distancia de 0.25 m, Calcular el valor de la fuerza que existe entre las cargas. 7. Calcular la fuerza neta debido a la interacción eléctrica en el vacío que actúa sobre la carga q 1, q 2, q 3. FUERZA ELECTRICA 5

6 Tres cargas eléctricas se encuentran en línea recta: q 1 = 8 µc, q 2 = -12 µc y q 3 = 6 µc. Si la distancia entre q 1 y q 2 es de 30 cm y entre q 2 y q 3 de 50 cm, calcular la fuerza resultante sobre la carga: q 1, q 2, q 3. Dibujar diagrama. FUERZA ELECTRICA 6