Carga electrica y campo electrico

Question 1

Que son las cargas puntuales

Answer 1

Son elementos cargados, que tienen la caracteristica de ser muy pequeños respecto a la distancia que los separa

Question 2

¿Cuales dos tipos de carga hay?

Answer 2

Positiva y negativa

Question 3

¿Que cargas se atraen y cuales se repelen?

Answer 3

Se atraen las cargas de DISTINTO SIGNO, mientras que las cargas CON MISMO SIGNO, se repelen (es decir, + con + se repelen)

Question 4

Si froto una varilla de vidrio con un paño de seda, y una de plastico con un paño de piel, quedando asi cargadas, y luego de separarlas, vuelvo a acercarlas a los paños, cual varilla se va a atraer con que paño?

Answer 4

Cada varilla se va a atraer con el paño que la froto (ya que el paño cedio/acepto electrones y la varilla lo opuesto, quedando asi con cargas distintas)

Question 5

Cuales son los 3 tipos de particulas, que carga tienen, donde se encuentran dentro del atomo y que fuerza los mantiene donde estan?

Answer 5

Proton: carga positiva, se encuentra en en nucleo, se mantiene alli debido al efecto de atracción de la fuerza nuclear fuerte

Electron: carga negativa, se encuentra entre el nucleo y las paredes del atomo, se sotiene alli gracias a las fuerzas de atraccion del nucleo

Neutron: carga neutra, se encuentra en el nucleo, se mantiene alli debido al efecto de atracción de la fuerza nuclear fuerte (revisar)

Question 6

Segun su carga neta, que 3 tipos de atomos hay, y como se “obtiene” cada uno

Answer 6

-Atomo neutral: su cantidad de protones es igual a su cantidad de neutrones

-Ion positivo: pose mas protones que electrones, en general debido a una reduccion de los electrones

-Ion negativo: posee mas electrones que protones, en general se debe a una ganancia de electrones

Estos dos ultimos procesos se llaman IONIZACION

Question 7

Si froto una varilla con un paño y esta queda cargada negativamente:
a) ¿La varilla pesa mas, menos o lo mismo?
b) ¿El paño pesa mas, menos o lo mismo?

Answer 7

a) la varilla va a pesar mas ya que gana electrones que son cedidos por el paño
b) el paño va a pesar un poco menos ya que cede materia (electrones)

Question 8

¿Como se llama a los materiales en los que se mueve con facilidad la carga electrica? ¿Que caracteristica es la que hace que esto sea asi? ¿En general, que tipo de materiales lo son?

Answer 8

Estos materiales se llaman conductores, en ellos la carga electrica se mueve facilmente debido a que poseen electrones libres, lo cuales transportan la carga entre los distintos elementos. En general, los metales son conductores

Question 9

¿Como se llama a los materiales en los que NO se mueve con facilidad la carga electrica? ¿Que caracteristica es la que hace que esto sea asi? ¿En general, que tipo de materiales lo son?

Answer 9

Estos materiales se llaman AISLANTES, su caracteristica es que dificultan o hacen nulo el paso de cargas electricas a travez de los mismos porque estos no tienen electrones sueltos. En general los no metales entran en esta clasificacion

Question 10

Todos los materiales son o conductores o aislantes?

Answer 10

No, tambien estan los llamados semi-conductores, que poseen propiedades tanto de los buenos conductores como de los buenos aislantes

Question 11

Si conecto una varilla cargada negativamente, a un hilo de cobre y a su vez a una esfera, y por ende le traspaso cargas de la varilla a la esfera, luego estas se atraen o se repelen?

Answer 11

Se repelen ya que ambas van a poseer mismo tipo de carga

(esto es asi pq van a llegar a un equilibrio o esta mal pq el que pasa electrones cambia de carga????)

Question 12

Explicar cargas inducidas

Answer 12

Hay cargas inducidas cuando al acercar un objeto cargado electricamente, estos electrones libres repelen a los de el otro objeto, INDUCIENDO asi una carga neta postiva de un lado (sobre el que acercamos nuestro objeto), y una carga negativa neta del otro (ver SI O SI grafico de la pagina 714)

Question 13

¿Que sucede por ejemplo si al inducir con cargas negativas sobre un cuerpo, le conecto un cable a tierra

Answer 13

Estos electrones, van a escapar de la esfera dejando asi cargada positivamente la esfera

Question 14

Si luego alejo el objeto inductor, que pasa con las cargas inducidas?

Answer 14

Desparecen y todo vuelve a su lugar

Question 15

Porque (por ejemplo) un peine cargado electricamente atrae a un objeto aislante neutro

Answer 15

Porque la carga positiva o negativa del peine, va a provocar un desplazamiento de los pares electron-proton (dipolos) hacia el lado contrario, haciendo ademas que estos se acomoden con la carga de igual signo lo mas lejos posible. Ahora, como la carga opuesta queda cerca del peine, existe una atraccion (ver pagina 715)

Question 16

Si induci carga en una esfera y luego la libre a la tierra,cambia la carga negativa de la esfera?

Answer 16

Durante este proceso, no cambió la carga negativa de la varilla. La tierra adquiere una carga negativa de magnitud igual a la carga positiva inducida que queda en la esfera.

(La tierra es un proveedor y absorvedor infinito de electrones)

Question 17

Que pasa con los objetos sin carga

Answer 17

En estos, por un proceso conocido como polarizacion, el cuerpo cargado provoca un desplazamiento de los pares proton-electron en el otro, en donde estos pares tienden a alejarse del objeto cargado, y con su carga (igual a la del primero) lo mas lejos posible. Luego como la carga opuesta quedo cerca del objeto cargado, hay una fuerza de atraccion

Question 18

Ya sabemos que si acerco un cuerpo cargado negativamente, se van las cargas negativas del objeto B hacia el otro lado y por lo tanto se forman polos, ahora, si lo que acerco es un objeto cargado positivo, porque se formarian polos, si los protones estan en el nucleo?

Answer 18

Porque las cargas positivas van a atraer los electrones de toda la esfera, dejando carga DEFICIENTE negativa en el lado opuesto

Question 19

De que va a depender la fuerza de atraccion o repulsion que haya entre estas dos?

Answer 19

Va a depender directamente del producto de sus cargas, y va a ser inversamente proporcional a su distancia al cuadrado: 1/(r^2)

Question 20

Entonces, como es la formula para la ley de Coulomb?

Answer 20

F=k*|q1q2|/(r^2)

Question 21

¿Porque lleva valor absoluto?

Answer 21

Porque las cargas pueden ser negativas o positivas, pero la fuerza SIEMPRE es positiva

Question 22

De que van a depender:
a) La direccion de las fuerzas
b) el sentido de las fuerzas
c) la magnitud de las fuerzas

Answer 22

a) La direccion de las fuerzas entre dos cargas puntuales siempre va a estar sobre la recta que las une
b) El sentido va a depender si es una relacion de atraccion o repulsion.
c) la magnitud es igual para ambas cargas puntuales por la 3ra ley de newton (cuando se ejerce una fuerza sobre una, esta opone una fuerza de misma magnitud en sentido contrario)

Question 23

¿A que es igual un ampere y a que se refiere?

Answer 23

Un ampere es un Coulomb por segundo, es decir, es una unidad de corriente electrica

Question 24

La constante K usada en la ley de coulomb, a que es igual (la expresion)

Answer 24

k=1/(4πε) (9x10^9)

Siendo epsilon sub 0 la constante de permisividad electrica en el vacio)

Question 25

Que representa un Coulomb?

Answer 25

Es el negativo de la carga de 6x10^8 electrones

Question 26

1 Coulomb, es una fuerza chica, promedio, o alta?

Answer 26

Es una fuerza gigante: dos particulas a 1 metro de diistancia ejercerian sobre si una fuerza de mas de 1 millon de toneladas!

Question 27

Que pasa con la fuerza total, si una carga puntual tiene otras dos cargas a su alrededor ejerciendo fuerza sobre ella?

Answer 27

Por el principio de superposicion de fuerzas, la fuerza total que actúa sobre esa carga es la suma vectorial de las fuerzas que las dos cargas ejercerían individualmente.

Question 28

Como es el procedimiento (generalizando) para resolver un ejercicio de fuerza electrica entre dos o mas particulas?

Answer 28

1- Para cada partícula que ejerza una fuerza sobre la partícula de interés, calcule la magnitud de dicha fuerza

Haga un diagrama de cuerpo libre y un par de ejes cordeenados con todos los datos

Sumar las distintas cargas aplicadas a una misma particula Teniendo en cuenta que cuando las fuerzas que actúan sobre una carga son causadas por dos o más cargas diferentes, la fuerza total sobre la carga es la suma vectorial de las fuerzas individuales.

TENER EN CUENTA:
-Si las particulas no estan alineadas hay que usar senos y cosenos, y trabajar x e y por separados
-Si las particulas se repelen o atraen (+ o -)

Question 29

Si tengo dos cuerpos cargados A y B, como es que interactuan si no se estan tocando?

Answer 29

Esto sucede porque ambos cuerpos producen una “alteracion del espacio que los rodea” debido a sus cargas, y esta alteracion ejerce una fuerza sobre el otro cuerpo, esto es, UN CAMPO ELECTRICO

Question 30

Pero, explicitamente ¿que es un campo electrico?

Answer 30

El campo electrico esta definido como la fuerza ejercida sobre una particula entre su propia carga, es decir, E=f/q

Question 31

Entonces, una carga se desplaza gracias a el campo electrico que genera?

Answer 31

No! se desplaza por la accion de campos electricos causados por cargas cercanas
Un cuerpo nunca puede hacer fuerza sobre si mismo!

Question 32

Ahora que ya conocemos como “interactuan” las cargas… Como podemos calcular la fuerza que el campo electrico de una carga A ejerce sobre una carga B?

Answer 32

Sencillamente reoodernamos la ecuacion para el campo electrico, quedando asi que la fuerza es igual a la carga B por el campo E
(F=q*E)

Question 33

Como ya sabemos, las cargas pueden ser positivas o negativas, entonces, describa que pasa en cada caso respecto a las direcciones de el campo y la fuerza

Answer 33

Si la carga es positiva, tanto el campo como la fuerza van a ir en la misma direccion
Si la carga es negativa, van en direcciones opuestas

Question 34

Recordar:

Answer 34

La formula de fuerza descrita anteriormente, SOLO APLICA A CARGAS PUNTUALES

Question 35

La carga que sometemos al campo electrico, genera alguna alteracion sobre la accion del mismo?

Answer 35

Si, pero en este curso ignoramos los efectos haciendo de cuenta que la carga de prueba es muy pequeña y por lo tanto causa un efecto muy pequeño

Question 36

Como queda el calculo de la fuerza generada por un campo electrico si tenemos en cuenta la ley de Coulomb?

Answer 36

Usando la expresion de la ley de Coulomb, podemos reemplazar F, y asi la expresion quedaria como k.|q|/(r^2)

Question 37

Pero y si no solo quiero la magnitud, sino que tambien quiero la direccion?

Answer 37

Para ello sencillamente elimino el valor absoluto, el cuadrado y multiplico por el vector unitario
k(q/r)R

Question 38

Segun los criterios de signos que usa el sears, como se comporta el campo electrico si la carga es positiva y si es negativa?

Answer 38

Cuando es positiva, el campo “sale” de la particula, es decir, ejerce una fuerza hacia el exterior
Cuando es negativa “entra” a la particula, es decir, ejerce una fuerza hacia el interior

Question 39

La magnitud del campo, es la misma en cualquier punto del espacio?

Answer 39

No! va variando segun la posicion, es decir, el campo es una funcion de x,y,z
En el caso de que si lo sea en un cieta region, se conoce como campo electrico uniforme en esa region

Question 40

¿Que es una situacion electrostatica?

Answer 40

Es aquella donde las cargas no tienen movimiento neto. De lo anterior se concluye que en electrostática, el campo eléctrico
en cada punto dentro del material de un conductor debe ser igual a cero

Question 41

Si en un cierto espacio tengo muchas cargas, en un punto P cada carga forma un cierto campo electrico. Luego si coloco una carga puntual en P, que va a pasar respecto de la fuerza aplicada a la misma?

Answer 41

Por el principio de superposicion de fuerzas, la suma algebraica de las fuerzas causadas por cada particula (q0E1+q0E2….) es la que actua sobre la misma

Question 42

De lo anterior, que podemos deducir entonces del campo electrico que actua sobre la misma?

Answer 42

Es claro que, como la fuerza es campo por carga, y en este caso la fuerza es la suma de las fuerzas producidas por los distintos campos electricos (F=q0E1+q0E2….) entonces, al despejar Q notamos que la fuerza por carga (es decir el campo) es la suma de los campos

Question 43

En resumen, que dicta el principio de superposicion de campos?

Answer 43

El campo eléctrico total en un punto P sobre el que actuan muchas cargas puntuales, es la suma vectorial de los campos en P debidos a cada carga puntual en la distribución de carga.

Question 44

Describa los distintos casos de densidad de distribucion de carga y en que unidades se miden

Answer 44

Densidad de carga lineal: ocurre cuando las cargas se encuentran alineadas, por ejemplo, en un varilla. La unidad es C/m

Densidad de carga superficial: esto es, cuando las cargas se encuentran repartidas sobre toda una superficie, por ejemplo, la tapa de un cubo. La unidad en C/m^2

Densidad de carga volumetrica: como su nombre lo indica, las cargas ocupan un cierto volumen, es decir, estan en r3. Un ejemplo de ello son cargas DENTRO de un cubo, y su unidad de medida es C/m^3

Question 45

Como se debe proceder ante una distribucion continua de la carga (ya sea en un area o volumen)

Answer 45

En ciertas situaciones se tendrá una distribución continua de la carga a lo largo de una línea, sobre una superficie o en un volumen. En ese caso, se debe definir un elemento pequeño de la carga que se pueda considerar como un punto, determinar su campo eléctrico en el punto P, y encontrar la manera de sumar los campos de todos los elementos de carga. Por lo general, es más fácil hacer esto por separado para cada componente de E.

Question 46

Si quiero calcular el campo electrico en un determinado punto, ademas de trabajar los campos electricos para cada particula paso a paso, que otra opcion tengo?

Answer 46

Usar la ecuacion 21.7, en la que trabajo directamente con los vectores que van desde la carga al punto (recordando que la componente en x e y es magnitud, por coseno o seno segun corresponda

Question 47

Si tenemos una particula sobre el eje de simetria de un anillo, y la vamos desplazando a lo largo del eje X, que pasa cuando x es mucho mas grande que y respecto a el anillo como carga?

Answer 47

Pasa a ser practicamente lo mismo que una carga puntual (ver pagina 730)

Question 48

Que se puede asumir cuando la linea cargada es infinita respecto a la formula k*q/(r^2)?

Answer 48

Se concluye que ahora la magnitud del campo electrico no depende de r^2, sino que de r… esto es E=K*q/R

Question 49

Que pasa con la direccion y sentido del campo si vario el signo de la carga o su posicion?

Answer 49

Si vario la carga del punto que genera el campo, vario si las lineas salen de el (positivo) o se acercan hacia el (negativo)

En cambio, si vario la posicion de la carga de prueba (la paso de la izquierda a la derecha por ejemplo) vario hacia que lado salen las lineas de campo, o desde que lado “entran”

Question 50

¿Que son las lineas de campo?

Answer 50

Una línea de campo eléctrico es una recta o curva imaginaria trazada a través de una región del espacio, de modo que es
tangente en cualquier punto que esté en la dirección del vector del campo eléctrico en dicho punto.

Question 51

Que nos muestran las lineas de campo sobre E?

Answer 51

Las líneas de campo eléctrico muestran la dirección de en cada punto, y su espaciamiento da una idea general de la magnitud de en cada punto. Donde es fuerte, las líneas se dibujan muy cerca una de la otra, y donde es más débil se trazan separadas

Question 52

¿En que casos las lineas de campo se cruzan entre si?

Answer 52

En cualquier punto específico, el campo eléctrico tiene dirección única, por lo que sólo una línea de campo puede pasar por cada punto del campo.
En otras palabras, las líneas de campo NUNCA SE CRUZAN!

Question 53

Que pasa con la magnitud del campo electrico a medida que se aleja de la particula?

Answer 53

Es cada vez menor, es decir, las lineas de campo tienden a estar mas separadas

Question 54

¿Que pasa con las lineas de campo cuando es un campo uniforme?

Answer 54

Estas son rectas y paralelas entre si, con espaciamento constante.

Question 55

Extra:

Answer 55

Ver graficos pagina 734 del sears

Question 56

Cual es la relacion entre lineas de campo, y el campo electrico como vector?

Answer 56

En cada punto en el espacio, el vector del campo electrico es tangente a la linea de campo

Question 57

Es correcto decir que si una particula se mueve por la accion de un campo, las lineas de campo serian basicamente su trayectoria?

Answer 57

Esto es totalmente erroneo ya que cuando una partícula se mueve con una trayectoria curva, su aceleración no puede ser tangente a la trayectoria. Así que, en general, la trayectoria de una partícula cargada no es la misma que una línea de campo.
(Esto es asi porque si la linea de campo fuera la trayectoria, el vector campo deberia ser su aceleracion).

Question 58

¿Que es un dipolo electrico?

Answer 58

Un dipolo eléctrico es un par de cargas puntuales de igual magnitud y signos opuestos (una carga positiva q y una carga negativa -q) separadas por una distancia d

Question 59

Si una particula externa al dipolo genera un campo electrico uniforme y ponemos un dipolo dentro de este, cual va a ser la fuerza total y porque?

Answer 59

La fuerza total va a ser 0 ya que al ser un dipolo, las cargas son iguales pero con signos opuestos, y como sabemos, fuerza es carga por campo, por lo cual llegamos a que las fuerzas van a ser iguales en magnitud y opuestas en sentido

Question 60

Y el par de torsion?

Answer 60

En este caso no va a ser 0, ya que las fuerzas actuan en distintos puntos, es decir, no actuan sobre la misma linea, haciendo “girar” el dipolo
Luego, estas fuerzas tienen la misma magnitud y empujan a el dipolo hacia el mismo lado (horario o anti-horario) Entonces, la magnitud del par de torsión neto es el doble de la magnitud de cualquier par de torsión individual

Question 61

Entonces, como se puede calcular el par de torsion electrico?

Answer 61

t=[qE][d*sen(φ)]

t=pEsen(φ)

donde p=q*d es el MOMENTO DIPOLAR ELECTRICO

Si quiero calcular el vector par de torsion, es: t ̅=p ̅*E ̅

Question 62

¿Que es el momento dipolar electrico?

Answer 62

El momento dipolar eléctrico es una medida de la separación de cargas eléctricas positivas y negativas dentro de un sistema, es decir, una medida de la polaridad general del sistema
Segun lo que entiendo, es basicamente una forma de referirse al giro de un dipolo (preguntar)

Question 63

¿Cuando es maximo y cuando es minimo (0) el momento dipolar electrico?

Answer 63

Es maximo cuando p ̅ y E ̅ son perpendiculares, y es 0 cuando estos son paralelos o anti-paralelos (180 grados)

Question 64

Extra:

Answer 64

La posición φ=0, con p ̅ paralelo a E ̅ es una posición de equilibrio estable; mientras que la posición φ=π, con p y E antiparalelos, es una posición de equilibrio inestable.

Question 65

Entonces, si hay par de torsion pero no fuerza neta, ¿Hay trabajo?, ¿Y energia potencial?

Answer 65

Si! como el par de torsion son fuerzas que hacer rotar el dipolo, entonces hay trabajo, y por lo tanto, tambien hay una variacion en la energia interna (dada por una variacion de la energia potencial)

Question 66

¿Como se calcula esa energia potencial?, ¿Donde tiene sus valores maximo y minimo?, ¿y cero?

Answer 66

-Se calcula mediante la formula U=-p ̅ * E ̅

-Tiene su valor mínimo (es decir, su valor más negativo) en la posición de equilibrio estable, donde φ=0 y p es paralelo a E.
La energía potencial es máxima cuando φ=π y p es antiparalelo a E
Donde p y E sean perpendiculares, U=0

Question 67

En un dipolo, la linea de del momento dipolar, tiene sentido desde que particula hacia que particula? (siempre)

Question 67

En un dipolo, la linea de del momento dipolar, tiene sentido desde que particula hacia que particula? (siempre)

Answer 67

Desde la particula negativa hacia la positiva

Question 68

En el libro, cuando habla de que el momento dipolar es 0 cuando los vectores son paralelos y antiparalelos, cual va a ser la diferencia entre estos equilibrios? (respecto de la estabilidad)

Answer 68

Cuando sean paralelos, se va a tratar de un equilibrio estable, mientras que si son anti-paralelos, es un equilibrio inestable
Esto se puede ver facilmente, al notar que cuando son antiparalelos, el angulo es 180, y este valor es el que provoca que la ecuacion de energia potencial sea maxima, lo cual implica “un mayor desorden”