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Electricidad Estática

Ideas: •Carga y Electricidad Estática •Energía Potencial Electrostática •Voltaje

¡Rice Krispies Electrizados!

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¿Qué es la electricidad?

Pregunta Inicial


Una mujer frota sus piés en un tapete y dá un choque eléctrico a su gemela idéntica. idéntica. Si la gemela también se frota los piés en el tapete antes de ser tocada, tocada, el choque eléctrico será: será:

A.

Mayor. Menor.. Menor Igual.. Igual

B. C.

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Observaciones respecto a la Electricidad Estática









La electricidad estática se dá en cuerpos nonometálicos Los cuerpos con electricidad estática se atráen o se repelen La electricidad estática produce choques La electricidad estática puede hacerte parar el pelo

Carga Eléctrica (Parte 1)



Hay dos tipos: tipos: positiva & negativa Cargas iguales se repelen, repelen, opuestas se atraen


Las fuerzas consisten en pares:









Cada carga empuja o hala a la otra Las fuerzas son de igual magnitud y sentido contrario

Las fuerzas aumentan si la distancia que separa las cargas disminuye

La carga se mide en coulombs

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Carga Eléctrica (Parte 1)

Las denominaciones “positiva” y “negativa” se deben a Benjamin Franklin




protones, positrones,…

-




La Carga viene en unidades fundamentales de 1.6 · 10-19 Coulombs

+ + +

La carga se conserva La carga está cuantizada





Una carga fundamental es 1.6 × 10-19 coulomb

La carga es una propiedad intrínseca de la materia Los electrónes tienen carga negativa
Los protones tienen carga positiva
Cada uno tiene una carga fundamental


-

-

electrones , muones,…

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Fuerzas entre Cargas

Carga Neta

Dependen de la carga Y la Distancia





Cargas Iguales se Repelen

F ∝1/r2


La carga neta es la suma de cargas de un cuerpo La mayoría de los cuerpos tienen cero carga neta ( son neutros) neutros) Los cuerpos neutros contienen igual cantidad de cargas positivas y negativas

Cargas opuestas Se atraen

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Pregunta Inicial (revisitada revisitada))

Carga por frotamiento

-

+ +

-

+ + -+ -

-+ -

+ + -+

+ + - -+ -




Una mujer frota sus piés en un tapete y dá un choque eléctrico a su gemela idéntica. idéntica. Si la gemela también se frota los piés en el tapete antes de ser tocada, tocada, el choque eléctrico será: será:

A.

Mayor. Menor.. Menor Igual.. Igual

B.

antes

después

C.

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Voltaje

Voltaje





La carga produce una energía potencial electrostática El voltaje mide la energía potencial electrostática por unidad de carga Aumentar el voltaje de una carga positiva requiere trabajo
Bajar el voltaje de una carga negativa requiere trabajo





El voltaje se mide en joules/coulomb o voltios

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Cargando Cuerpos


Las cargas iguales se separan siempre que sea posible









Se dispersan en el exterior de un conductor Se acumulan en las puntas o cables delgados

La capacidad de carga está limitada por el escape de las cargas La repulsión severa lleva a la descarga corona






Si se dá la ionización ionización,, se forma una chispa o arco

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Polarizando Cuerpos




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Las cargas se brincan a las moléculas de aire y escapan Las moléculas de aire con frecuencia resplandecen durante una descarga corona

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Descargas Eléctricas

Polarizando cuerpos:

Las cargas cercanas pueden mover las cargas de un cuerpo Cuando se esparce un polvo, polvo, cargado negativamente,, sobre una pared: negativamente Las cargas positivas en la pared se mueven hacia el polvo
Las cargas negativas en la pared se alejan del polvo
La pared se polariza electricamente





Click me

Las partículas de polvo cargadas se pegan de las paredes,, la ropa y superficies en general paredes

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Hay una forma diferente de pensar acerca de las fuerzas sobre las cargas… •Campos Eléctricos

Campo Electrico (Parte 1)




Hay dos formas de describir las fuerzas sobre cargas:: cargas Carga//Carga Carga Carga::




Carga/Campo/ Carga /Campo/Carga Carga::







La Carga 1 crea “Campo Eléctrico Eléctrico””
El Campo Eléctrico actúa sobre la Carga 2


•Potenciales


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La Carga 1 actúa directamente sobre la Carga 2

¡ Los Campos Eléctricos son Reales Reales!!

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Gradientes de Voltaje y Campos Electricos

Campo Eléctrico (Parte 1)








Un campo eléctrico es una estructura en el espacio que actúa sobre las cargas eléctricas La magnitud del campo es proporcional a la magnitud de la fuerza en una carga de prueba La dirección del campo es la dirección de la fuerza en una carga de prueba positiva







Los cuerpos siempre se aceleran de tal forma que su energía potencial total se reduzca de la manera más rápida posible Una carga




Tiene una energía potencial total proporcional al voltaje Tal qué se acelera hacia voltajes menores Pero también se acelera en presencia de un campo eléctrico

Entonces: Entonces: ¡Los gradientes de voltaje son campos eléctricos eléctricos!!




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Campos Eléctricos

Dentro y Alrededor de los Metales


Las cargas se pueden mover dentro de los metales Se mueven para minimizar la energía potencial Le dan al metal un voltaje uniforme
Por tanto tanto:: No hay campo eléctrico dentro de un metal








Sinembargo,, fuera de los metales Sinembargo Las cargas no se pueden mover tan fácil Entonces el voltaje varía con la posición
Y existen campos eléctricos





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Descarga por Efecto Corona


En el exterior de un conductor cargado, cargado, delgado o puntudo













Descargas por efecto corona Tubo de descarga

El voltaje puede variar rapidamente con la posición Entonces el campo eléctrico es muy fuerte Y puede empujar las cargas hacia las moléculas de aire que pasen cerca

Este proceso de cargar el aire es una descarga por efecto corona El aire cargado permite que las cargas eléctricas se muevan Las descargas por Efecto Corona disipan electricidad estática

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Fuego de San Telmo

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Los potenciales que cambian rápidamente generan campos eléctricos MUY fuertes!

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¿Qué hace un pararrayos?

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Los Fotoconductores

Pregunta: ¿Como funciona un pararrayos?

• Son aislantes en la oscuridad • Pero pueden conducir electricidad al ser iluminados

(A)Atrae los rayos (B)Crea un campo eléctrico muy grande y disipa carga del edificio (C)Repele los rayos

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El Inventor

El Proceso Xerográfico

Chester F. Carlson Born Feb 8 1906 - Died Sep 19 1968 Electrophotography Electrophotography (Xerox) / Instant Copying Patent Number(s) 2,297,691

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El Proceso de Fotocopiado

La Estructura de la Fotocopiadora

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Y la Impresora Laser…

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