Departamento de Electrónica y Sistemas

PARTE
II)
ELECTROSTÁTICA.
CAMPO
ELÉCTRICO


1.  Carga
eléctrica
y
materia.
Distribuciones
de
carga
 2.  Ley
de
Coulomb
 3.  Campo
eléctrico


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


Departamento de Electrónica y Sistemas

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Propiedad
de
las
parGculas
elementales,
caracterizada
a
 parJr
de
la
fuerza
electrostáJca
 •  PosiJva
y
negaJva
 –  Cargas
de
signo
opuesto
se
atraen
 –  Cargas
del
mismo
signo
se
repelen


•  ParGculas
atómicas:
 –  Electrón


•  e
=
‐1,6E‐19
C
 •  Se
sitúan
en
la
corteza
del
átomo


–  Protón


•  p
=
‐e
 •  Se
sitúan
en
el
núcleo
del
átomo


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Carga
=
carga
neta
=
canJdad
cargas
posiJvas
–
 canJdad
de
cargas
negaJvas
 •  Objeto
cargado:
exceso
de
electrones
(negaJva)
o
 protones
(posiJva)
 •  Principio
de
conservación
de
la
carga
 –  En
un
sistema
aislado
la
carga
total
se
conserva
 –  La
carga
eléctrica
no
se
crea
ni
se
destruye,
sólo
se
 transfiere


•  Principio
de
cuan4ficación
de
la
carga


–  La
carga
eléctrica
es
siempre
múlJplo
entero
de
la
carga
 del
electrón
(Q
=
n*e)
 TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Conductores
 –  Poseen
portadores
de
carga
que
se
mueven
con
gran
libertad
 –  Metales
 •  Electrones
libres
forman
un
gas
electrónico:
responsable
de
la
 conducJvidad
eléctrica
 •  Portadores
de
carga:
electrones


–  Fluidos
ionizados
 •  Portadores
de
carga:
iones
posiJvos
y
negaJvos


•  Aislantes
 –  Todas
las
cargas
están
fijas
o
fuertemente
ligadas:
no
conducen


•  Semiconductores
 TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Todas
 las
 cargas
 elementales
 están
 concentradas
 en
una
región
de
tamaño
despreciable
respecto
al
 resto
de
objetos
del
sistema
considerado
 Z


q2


q4
 q5


q3


q1


Y
 X


q7


q6


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  La
carga
no
está
concentrada
en
puntos
aislados,
 sino
que
se
distribuye
de
modo
conJnuo
 •  Consideramos
la
función
densidad
de
carga


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  La
carga
se
distribuye
a
lo
largo
de
una
línea
(hilo
 largo
y
fino)
 –  Densidad
lineal
de
carga:



dq
 dl


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  La
carga
se
distribuye
por
la
superficie
del
objeto,
 a
modo
de
una
“capa
de
pintura”
 –  Densidad
superficial
de
carga:



⇒Q=

∫ σdS S

dq


€

dS


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  La
carga
se
distribuye
en
todo
el
volumen
del
 objeto
 –  Densidad
volumétrica
de
carga:



dq
 dV


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


Departamento de Electrónica y Sistemas

Charles
de
Coulomb
 (1736
–
1806)


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Determina
la
fuerza
entre
dos
cargas
puntuales
 Nm2  1 9 k= × 9 ⋅10  2  4 πε0  C 

€

Z
 r
 q a


Atracción/repulsión
incluido
 en
vector
unitario


q b
 Y


X


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  La
fuerza
correspondiente
a
varias
cargas
es
la
 suma
de
las
fuerzas
individuales


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


1.
 Fuerza
 ejercida
 sobre
 la
 carga
 qc=‐2
 μC
 por
 las
 cargas
 qa=3
 μC
 y
 qb=‐6
 μC,
 si
 las
 cargas
 están
 situadas
 en
 los
 puntos
 a
 =
 (0,0,0),
 b
 =
 (0,4,0)
 y
 c=(0,0,3)


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


Departamento de Electrónica y Sistemas

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Cálculo
de
la
fuerza
ejercida
sobre
una
carga
 puntual
por
una
distribución
de
carga


Campo vectorial

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Depende
de:
 –  La
posición
y
valor
de
las
cargas
que
lo
crean
 (distribución
de
carga)
 –  La
posición
del
punto
que
consideramos


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


Distrib. de cargas puntuales

Distrib. de carga continua

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


•  Representación
visual
del
campo


-

+

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


1.
Campo
eléctrico
creado
por
un
anillo
circular
de
radio
a
con
carga
 total
Q
uniformemente
distribuida
en
los
puntos
de
su
eje


2.
 Campo
 eléctrico
 creado
 por
 un
 disco
 de
 radio
 a
 cargado
 con
 densidad
superficial
de
carga
uniforme
σ
en
los
puntos
de
su
eje


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


3.
Campo
eléctrico
creado
por
un
hilo
recto
y
fino
de
longitud
L
con
 densidad
 lineal
 de
 carga
 uniforme
 λ
 en
 los
 puntos
 del
 eje
 que
 conJene
al
hilo


4.
 Campo
 eléctrico
 creado
 por
 un
 plano
 indefinido
 cargado
 con
 densidad
superficial
de
carga
uniforme
σ


TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico


5.
Campo
eléctrico
en
el
interior
y
exterior
de
una
lámina
 indefinida
de
espesor
a,
permiJvidad
eléctrica
ε
y
 densidad
volumétrica
de
carga
uniforme
ρ
 En el interior

En el exterior

TEMA
2)
Ley
de
Coulomb.
Campo
eléctrico