Clase 3, Ley de coulomb, Campos electrico, Diferencia de potencial

Física Medica - Ciclo II 2020
Unidad 8
Contenido de Unidad 8:Bioelectricidad
8.7 Ley de Coulomb.
8.8 Campo eléctrico.
8.9 Campos producidos por cargas puntuales y placas Paralelas.
8.7. Ley de Coulomb
“La fuerza entre dos cargas es directamente proporcional al producto
de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
que las separa”
Coulomb observo la proporcionalidad entre la fuerza y el producto de
las cargas:
También observo que entre mas lejos estaban, menor era la fuerza
que experimentaban (atracción o repulsión)
Agregando una constante de proporcionalidad:
8.7. Ley de Coulomb
Dicha constante también puede definirse explícitamente:
Donde ∈0 es la permisividad en el vacío y tiene un valor de:
8.7. Ley de Coulomb
Ejemplo
• Una carga de 3𝑥10−6 𝐶 Se encuentra a dos metros de una carga de
− 8𝑥10−6 𝐶. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las
cargas?
Datos.
𝑞1 = 3𝑥10−6 𝐶
𝑞2 = −8𝑥10−6 𝐶
𝑑 =2𝑚
𝑁𝑚2
9
𝐾 = 9𝑥10
𝐶2
Principio físico
𝑞1 𝑞2
𝐹=𝐾 2
𝑟
Ejemplo
2 3𝑥10−6 𝐶 −8𝑥10−6 𝐶
𝑁𝑚
𝐹 = 9𝑥109
𝐶2
2𝑚 2
= −54𝑥10−3 𝑁
= −0.054 𝑁
8.8 Campo eléctrico.
Campo: es toda región del espacio donde está distribuida una magnitud física.
Formalmente hablamos de una función que le asigna un valor a cada punto del
espacio.
Campos escalares: cuando la magnitud física en toda la región es escalar. Por
ejemplo: la temperatura del salón tiene un valor especifico (numero escalar) para
cada punto del espacio
Campos vectoriales: cuando la magnitud física en toda la región es vectorial. Por
ejemplo: el campo magnético de la Tierra, donde cada punto del espacio
alrededor de la Tierra tiene un valor de campo magnético, cuya dirección y
sentido pueden medirse con una brújula.
8.8 Campo eléctrico.
• Ejemplos de Temperatura como campo escalar y campo magnético
como campo vectorial
8.8 Campo eléctrico.
Campo eléctrico: es una magnitud vectorial asignada a cada punto del
espacio que rodea a una carga eléctrica fija 𝑄0 . El campo eléctrico es el
medido de la fuerza eléctrica.
Para comprobar si existe un campo eléctrico en determinada región, se
utiliza una carga de prueba positiva 𝑞𝑝 y se mide la fuerza que actúa
sobre dicha carga. La magnitud del campo eléctrico será:
8.8 Campo eléctrico.
Línea de fuerza: es una línea que se traza de tal forma que el vector de
campo eléctrico sea tangente a dicha línea en cada punto del espacio.
Dos líneas de fuerza nunca se cruzan.
Las líneas de fuerza se trazan saliendo de las cargas positivas y
entrando hacia las cargas negativas.
8.8 Campo eléctrico.
Carga puntual: es una carga eléctrica hipotética, de magnitud fija,
contenida en un punto geométrico carente de toda dimensión
Líneas de fuerzas producidas: por dos cargas puntuales de signo
distinto y de signo igual y cuatro cargas puntuales
8.8 Campo eléctrico.
En el caso de tener mas de una carga puntual, podemos usar la fuerza
neta usando las Leyes de Newton:
La fuerza neta es la fuerza total que actúa sobre una carga, tomando
pares de carga como si solo ellas existieran en el espacio. De igual
manera se puede encontrar el campo eléctrico:
A esta propiedad se le llama Principio de Superposición.
Ejemplo
𝑟1 = 𝑟2 =
32 + 42
𝑁𝑚2 25𝑥10−9 𝐶
𝐸 = 9𝑥10
𝑐𝑜𝑠 𝜃
𝐶2
5𝑚 2
𝑁 4
=9 ( )
𝐶 5
𝑁
= 7.2
𝐶
Por el principio de superposición
9
𝑁
E=14.4 𝐶
8.9. Campos producidos por cargas puntuales
y placas Paralelas.
Placas paralelas: es un arreglo de dos placas conductoras, de área de
superficie A, separadas una distancia d, las cuales generalmente se
cargan con signo opuesto
8.9. Campos producidos por cargas puntuales
y placas Paralelas.
Campos producidos por placas paralelas: en el caso de dos placas
paralelas con la misma carga pero de signo opuesto, separadas por una
distancia d, se produce un campo eléctrico uniforme E que en cualquier
punto entre las placas presenta la misma dirección, modulo y sentido
8.9. Campos producidos por cargas puntuales
y placas Paralelas.
Campos producidos por placas paralelas:
El campo eléctrico E producido entre las placas es uniforme y
constante.
El campo eléctrico en la región externa a las placas puede considerarse
igual a cero.
El valor del campo eléctrico entre las placas depende únicamente de la
separación entre ellas.
Donde V es la diferencia de potencial entre las placas (voltaje), que
puede ser previsto por una batería.