López Melo Eduardo
Gamero Palafox Benito
Actividad 1
Definición 1
La electrostática es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
Definición 2
La electrostática es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.
Podemos concluir en general que la electrostática es rama de la física, la cual estudia los efectos mutuos que producen 2 objetos con cargas eléctricas, la fuerza que se encarga de producir dichos efectos es la Fuerza electrostática, y como dice la segunda definición, dependiendo las cargar de los efectos de puede producir las llamadas fuerzas de atracción y de repulsión.
La fuerza de atracción se da cuando se “atraen” ambos objetos, esto sucede cuando los objetos tienen cargas diferentes (“positiva (+)” y “negativa (-)”).
La fuerza de repulsión es lo contrario a la fuerza de atracción, esto sucede cuando los objetos son de signos iguales (“positivo-positivo”, “negativo-negativo”).
Incluyendo además que la fuerza electrostática se encuentra en la naturaleza y en muchos objetos se produce gracias a la fricción entre 2 objetos, los cuales al ser frotados adquieren cargas electrostáticas.
Actividad 2
Carga eléctrica (q ó Q)
Propiedad física de las partículas cargadas eléctricamente y produce interacción electromagnética (atracción o repulsión). Existen cargas positivas (+) y negativas (-).
Estructura de los átomos
Un átomo consta de 3 partículas que se distribuyen como se fuera un sistema planetario:
- Los electrones con carga negativa en las órbitas.
- Los protones en el centro con carga positiva.
- Los neutrones sin carga eléctrica, también en el centro.
Propiedades de la carga eléctrica
- La carga eléctrica no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
- La carga es un invariante relativista: La carga de un cuerpo es la misma independientemente de la velocidad con la que se mueva.
Aplicaciones de la carga eléctrica
Impresión láser
La impresora láser se compone de un tambor (cilindro de material fotoconductor) y tóner (polvo diseñado para cargarse negativamente al haber fricción). El proceso de impresión es el siguiente:
- El tambor se frota con un rodillo y el tambor queda cubierto de cargas eléctricas negativas.
- Al aplicar el rayo láser se eliminaran cargas negativas del tambor, generando espacios neutros en el tambor que forman la imagen a imprimir en el tambor.
- El tóner se adhiere los espacios neutrales y es repelido por las cargas negativas.
- El papel (cargado positivamente) atrae el tóner (cargado negativamente) que esta sobre el tambor.
- Finalmente un rodillo se calienta y derrite el tóner sobre el papel.
Pintado autos con gotas de carga negativa
En las líneas de producción de autos, el proceso para pitar un auto es:
- Limpiar el auto sumergiéndolo en agua.
- Se sumerge el chasis en una pintura base que previene la corrosión.
- Se protegen las partes delicadas con PVC para evitar abolladuras por rocas.
- Se limpia el chasis.
- Se aplica la pintura en aerosol. Las gotas están cargadas electrostáticamente y son atraídas sobre el cuerpo. Las gotas de pintura tienen carga positiva que es atraída por el chasis que es conectado a tierra para que adquiera carga negativa.
- Se aplica una pintura adicional que es el acabado y una más que protege de la luz ultravioleta.
- Se calienta el chasis a 140`C y la pintura se fija permanentemente.
Actividad 3
Leyes de la Electrostática
La electrostática se da en 2 leyes, la cualitativa y la cuantitativa:
- Ley Cualitativa: "Las cargas eléctricas de la misma naturaleza (igual signo) se repelan y las de naturaleza diferente (signo diferente) se atraen".
- Ley Cuantitativa (Ley de Coulomb): “Las fuerzas que se ejercen entre dos cargas eléctricas son directamente proporcional a los valores de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.
- Siendo:
- F: fuerza entre las dos cargas.
- q1, q2: cargas eléctricas.
- d: distancia entre las dos cargas.
- k: es la constante de proporcionalidad, comparadas con la G de la gravitación de Newton, es un número muy grande y redondeando es igual a: k=9x10^9 Nm2.
Charles-Augustin de Coulomb
Fue un físico e ingeniero francés. Se lo recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de coulomb (C). Entre otras teorías y estudios se le debe la teoría de la torsión recta y un análisis del fallo del terreno dentro de la Mecánica de suelos.
Fue el primer científico en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, fricción y electricidad.
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| Charles-Augustin de Coulomb |
Solución de problemas
Actividad 4
Campo eléctrico
Es una campo físico que se representa por un modelo de las interacciones entre la materia debido a sus propiedades eléctricas. Su expresión vectorial está dada por:
Una expresión más sencilla del campo eléctrico es:
También se puede determinar en cualquier punto situado a una distancia.
Donde:
- q es la carga eléctrica
- ϵ0 es la permitividad del vacío
- k es la permitividad del medio
- (r ) ̂ es un vector unitario
El campo eléctrico se puede expresarse en:
Lineas De Campo Eléctrico
Una forma conveniente de visualizar los patrones de campo eléctrico es dibujar líneas que apunten en la misma dirección que el vector de campo eléctrico en cual¬quier punto. Estas líneas, llamadas líneas de campo eléctrico, se relacionan con el campo eléctrico en cualquier región del espacio de la siguiente manera:- El vector de campo eléctrico E es tangente a la línea del campo eléctrico en cada punto.
- 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 esa región. Así, E es más grande cuando las líneas de campo están próximas entre sí y es pequeño cuando están apartadas.
- El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
- Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.
- El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.
- La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.
- Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campos eléctricos distintos.
- A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.
Actividad 6
Potencial eléctrico
“Es el trabajo necesario para desplazar una carga de prueba (q)
de un punto a otro en el interior de un campo eléctrico”
El Voltio es la unidad con la que se mide el potencial eléctrico entre dos puntos. Su expresión matemática es:
Actividad 6.1
Actividad 7
Diferencia entre material aislante y material conductor
Actividad 7.1
Condensador o capacitor
Un condensador es un dispositivo que
almacena energía en forma de capo eléctrico.
Los condensadores constan básicamente de
material conductor y material dieléctrico alternadamente. Comúnmente los
condensadores se construyen con dos láminas metálicas entre las que se pone la
sustancia dieléctrica.
Construcción
Los condensadores electrolíticos de aluminio se construyen a partir de dos tiras de aluminio, una de las cuales está cubierta de una capa aislante de óxido, y un papel empapado en electrolito entre ellas.
La tira aislada por el óxido es el ánodo, mientras el líquido electrolito y la segunda tira actúan como cátodo. Esta pila se enrolla sobre sí misma, ajustada con dos conectores pin y se encaja en un cilindro de aluminio.
Asociación de capacitores para su uso
Al igual que la mayoría de componentes eléctricos los condensadores pueden asociarse en paralelo, serie y mixta, que no es más que una combinación de serie y paralelo.
- Configuración en paralelo: Los conectores se unen en un mismo punto y actúan como si se tratase de un condensador unitario. Las características eléctricas resultantes son:
- C = C1 + C2 + C3 + … + CN
- V = V1 = V2 = V3 =… = VN
- Q = Q1 + Q2 + Q3 + … + QN
- Configuración en serie: Los condensadores se colocan uno a continuación de otro. Las características resultantes son:
- 1/C=1/C1+1/C2+1/C3+⋯+1/CN
- V = V1 + V2 + V3 + … + VN
- Q = Q1 = Q2 = Q3 = … = QN
- Configuración mixta: Para calcular las características eléctricas resultantes es necesario dividir el circuito en serie y paralelo, posteriormente se calculan las características y se convierte en un circuito serie.
Actividad 7.2
Capacitor en serie
El acoplamiento de condensadores en serie se realiza conectando en una misma rama uno y otro condensador, obteniendo una capacidad total entre el primer borne del primer condensador y el último del último.- Condensadores conectados uno después del otro, están conectados en serie.
Capacitor en paralelo
Para encontrar el condensadores equivalente se utiliza la fórmula:
La diferencia de potencial entre las armaduras de cada condensador es igual a la diferencia de potencias que soporta el con¬junto. La asociación de condensadores adquiere una carga Q, que es igual a la suma de las cargas que pose cada condensador.
Actividad 7.3
Nos parece interesante este documento porque nos explica de manera concisa y clara el tema de electrostática, además que cuando explican las aplicaciones de la carga eléctrica queda claro cómo se utiliza.
ResponderEliminarYa que bien sabemos que la electrostática es el punto de partida para el estudio del fenómeno de la electricidad. Podríamos decir que es el área de la física que se encarga de estudiar fenómenos asociados a cargas eléctricas en reposo.
equipo :12200104 y 12200590