3electrostatica

T.2 Campo electrostático
1.1. Historia de la electricidadHistoria de la electricidad
2.2. Interacción eléctrica: Ley deInteracción eléctrica: Ley de
CoulombCoulomb
3.3. Campos de fuerzas: líneas deCampos de fuerzas: líneas de
fuerza y superficiesfuerza y superficies
equipotencialesequipotenciales
4.4. Campo electrostático:Campo electrostático:
intensidad de campo, potencialintensidad de campo, potencial
y su relacióny su relación
5.5. Teorema de GaussTeorema de Gauss
6.6. Campos creados porCampos creados por
elementos continuos: esfera,elementos continuos: esfera,
hilo y placahilo y placa
© Patricio Gómez Lesarri

Objetivos
 Identificar la existencia de cargas de signos opuestos
 Establecer la dirección y sentido de las fuerzas electrostáticas
 Determinar campo eléctrico y potencial para una distribución de
cargas puntuales
 Determinar el trabajo realizado al desplazar una carga en un
campo electrostático

1. Historia de la electricidad
o Grecia clásica: frotamiento del
ámbar (electron)
o W. Gilbert (1600): materiales
eléctricos
o Ch. du Fay (1730): interacción
atractiva y repulsiva
o B. Franklin (1706-1790):
fluido eléctrico
conservación de la carga
invención del pararrayos

Alessandro Volta (1745-1827)
o 1794: diseño de la primera
pila eléctrica por contacto
de dos metales

o Bernoulli, Priestley y
Cavendish (1760) :
dependencia con el inverso
del cuadrado de la distancia
o Ch. Coulomb (1736-1806)
Ley de Coulomb (1785)

M. Faraday (1791-1867)
o 1730: Descubrimiento de
la carga en los átomos
J. J.Thomson (1856-1940)
o 1897: Descubrimiento
del electron

2. Interacción eléctrica
Ley de Coulomb (1785)
[q]= Culombio
K = 9.109
N.m2
.C-2
2
´.
.
r
qq
KF =

Ley de Coulomb/ Gravitación
o Interacción conservativa
o Dependencia del cuadrado de la distancia
o Fuerzas centrales

Ley de Coulomb/ Gravitación
o Interacción atractiva/repulsiva
o Diferencia de intensidad K /G =1020
o Constante no es universal
o Interacción electromagnética

3. Campos de fuerzas
Región del espacio donde
una partícula está
sometida a una fuerza

Intensidad de campo: fuerza ejercida por
unidad de magnitud activa
(N/C = V/m)
(N/kg = m/s2
)
⇒
E

=
F

q
g

=
F

m
F

= q.E


o Líneas de fuerza: curvas
tangentes a la fuerza que
actúa en un punto
o Se dirigen siempre desde
los puntos de carga
positiva a los de carga
negativa

Líneas de fuerza para una carga positiva

o Potencial: energía correspondiente a una
unidad de magnitud activa
V = Ep / q (J/C = V)
V = Ep / m (J/kg = m2
/s2
)
⇒ Ep = q . V
o Superficies equipotenciales: superficies
cuyos puntos tienen el mismo potencial

Las líneas de fuerza son
perpendiculares a las
superficies
equipotenciales
La intensidad de campo
se dirige siempre desde
los puntos de mayor
potencial a los de
menor potencial

4. Intensidad de campo y potencial
Vector intensidad de campo de una carga puntual
o Módulo: E = K.q/r2
o Dirección: sobre la recta que une la carga y el
punto
o Sentido: Atractivo o repulsivo de acuerdo con el
signo de la carga

Potencial de una carga puntual
o V= K.q/r
o Signo: positivo o negativo de acuerdo con
el signo de la carga

Principio de superposición
“ El valor del campo eléctrico en un punto es la suma de
los correspondientes campos creados por cada una de
las cargas puntuales en dicho punto”
∑= iEE
∑= iVV

dW = −F

.dr

1
q
dW = −
1
q
F

.dr

dV = −E

.dr

E

= −
dV
dr


4. Movimiento de cargas
o Las cargas positivas se mueven hacia potenciales decrecientes
o Las cargas negativas se mueven hacia potenciales crecientes
o Todo sistema físico tiende a alcanzar su mínima energía
potencial

5. Teorema de Gauss
Flujo de un vector a través de
una superficie
Máximo: E , S son paralelos
Mínimo: perpendiculares
Φ = E

.S

= E.S.cosα

5. Teorema de Gauss
“ El flujo del vector campo
eléctrico a través de una
superficie cerrada es
proporcional a la carga neta
encerrada dentro y a la
permitividad eléctrica del
medio”
Φ = E.S.cosα = ∑q / ε

6. Campos creados por elementos
continuos
2
1
.
4 . o
q
E
Rπ ε
=
2
1
.
4 . o
q
E
rπ ε
=
Esfera conductora
o Interior: Q = 0
⇒ E =0
o Superficie:
o Exterior: E =
1
4π.εo
.
q
r2

6. Jaula de Faraday
El interior de un conductor
cerrado queda aislado del
exterior
Es consecuencia del
teorema de Gauss
Descarga de un rayo

contínuos
Hilo
Φ = E.S.cos α = ∑q / ε
λ = q /L
E. 2π.r . L = λ .L /ε
1
.
2 . o
E
r
λ
π ε
=

continuos
Plano
Φ = E.S.cos α = ∑q / ε
σ = q /S
E. 2 S = σ.S/ε
1
.
2. o
E σ
ε
=

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