Ley de coulomb

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Ley de coulomb

  1. 1. ELECTROMAGNETISMOEjercicios17/04/2013INSTITUTO TECNOLOGICO DEL ISTMOING. EFRAIN DE LA CRUZ SANCHEZ“En el estudio, en el trabajo y todo lo nuevo que emprendas debes superar por mucho lo yarealizado. Dios tiene un plan maravilloso para tu vida”
  2. 2. LEY DE COULOMB .................................................................................................................................. 2EL CAMPO ELECTRICO ............................................................................................................................ 3LEY DE GAUSS ........................................................................................................................................ 4 1
  3. 3. LEY DE COULOMBEn 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dospartículas cargadas estacionarias. Los experimentos muestran que la fuerzaeléctrica tiene las siguientes propiedades: 1) La fuerza es inversamenteproporcional al inverso del cuadrado de la distancia de separación r entre las dospartículas, medida a lo largo de la línea recia que las une. 2) La fuerza esproporcional al producto de las cargas y de las dos partículas. 3) La fuerza esatractiva si las cargas son de signos opuestos, y repulsiva si las cargas son delmismo signo. A partir de estas observaciones podemos expresar la fuerza eléctricaentre las dos cargas comoLa constante k tiene un valor que depende de la elección de Ias unidades. Launidad de carga en el SI de unidades es el coulomb (C). El coulomb se define entérminos de k unidad de corriente llamada arnpere (A), donde la corriente es igualala rapidez del flujo de carga. Cuando la corriente en un alambre es de 1 A, lacantidad decarga que fluye en un determinado punto del alambre en 1 s es 1 C. Laconstante de coulomb k en el SI de unidades tiene un valor dePara simplificar los cálculos, se usará el valor aproximadoTarea: En el libro Electricidad y Magnetismo de Serway en la página 9, analizar elejemplo 23.1 (determinación de la fuerza resultante) y calcular para ese mismoejemplo la fuerza resultante en la carga 2
  4. 4. EL CAMPO ELECTRICOUn campo eléctrico en un punto dado del espacio puede ser definido en términosde la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga de prueba colocada en esepunto. Siendo más preciso,el vector campo eléctrico E en un punto en el espacio está definido como la fuerzaeléctrica F que actúa sobre una carga de prueba positiva colocada en ese punto ydividida por la magnitud de la carga de prueba .Nótese que E es el campo externo a la carga de prueba, no es el campo producidopor la carga de prueba. El vector E tiene como unidades en el SI, Newton porcoulomb (N/C). La dirección de E es la dirección de F ya que asumimos que Factúa sobre una carga de prueba positiva. Así podemos decir que un campoeléctrico existe en un punto si una carga de prueba en reposo situada en ese puntoexperimenta una fuerza eléctrica.Considérese una carga puntual ubicada a una distancia r de una carga deprueba . Según la ley de Coulomb, la fuerza sobre esta carga de prueba esComo el campo eléctrico en la posición de la carga de prueba se define comoE=F/ , se tiene que el campo eléctrico debido a la carga en la posición de esTarea: En el libro Electricidad y Magnetismo de Serway en la página 13, analizar elejemplo 23.6 (campo eléctrico debido a dos cargas), determinar el campo eléctricoen un punto P con coordenadas (0, 0.6) m utilizando ambas cargas. 3
  5. 5. LEY DE GAUSSLa ley de Gauss dice que el flujo eléctrico neto , a través de cualquier superficiegaussiana es igual a la carga neta encerrada en la superficie dividida por :Utilizando la ley de Gauss, uno puede calcular el campo eléctrico debido a variasdistribuciones de cargas simétricas. La siguiente tabla muestra algunos resultadostípicos.Tabla 1. Campos eléctricos típicos calculados utilizando la ley de Gauss 4
  6. 6. Nota: La entrega de los ejercicios será en cuaderno el día 22/04/2013 5

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