Carga eléctrica y densidad de carga eléctrica

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESIME ZACATENCO ICE

MATERIA:

CAMPOS Y ONDAS O NDAS ELECTROMAGNETICAS

PROFESOR:

BOTELLO GARCIA JOSE CARMEN

ALUMNO:

GONZALEZ FERNANDEZ JULIO CESAR TEMAS:

CARGA ELÉCTRICA Y DENSIDAD DE CARGA LEY DE COULOMB Y CAMPO ELÉCTRICO LEY DE GAUSS

CALIFICACION: ____________________ 

GRUPO:

3CM2

Carga eléctrica y densidad de carga eléctrica Carga eléctrica:

La carga eléctrica es el exceso de carga de un cuerpo, ya sea positiva o negativa. Es la ausencia, pérdida o ganancia de electrones. . La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos, cualquier trozo de materia puede adquirir carga eléctrica. La materia carg cargad ada a eléc eléctr tric icam amen ente te es infl influi uida da por por los los campos electromagnéticos, electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. e llos.   Todo cuerpo se compone de átomos, cada uno de los cuales posee igual número de electrones y protones. Los electrones poseen una carga negativa, y los protones una carga positiva. positiva. Estas cargas cargas se contrarrestan contrarrestan unas a otras, para que el objeto resulte neutro (no cargado). Los cuerpos se pueden cargar ya sea por fricción, contacto, inducción, inducción, electrólisis entre otros. Se pueden definir dos tipos de cargas eléctricas: 1.- Carga positiva: Corresponde a la carga del protón. 2.- Carga negativa: Corresponde a la carga del electrón. Las Las carg cargas as eléc eléctr tric icas as no se crea crean n al frot frotar ar un cuer cuerpo po,, sino sino que que se trasladan. Las cargas del mismo signo se repelen y las de diferente signo se atraen. Densidad de carga eléctrica:

La dens densid idad ad de corr corrie ient nte e eléc eléctr tric ica a se defi define ne como como una una magn magnit itud ud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir la intensidad por unidad de área. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:

I es la corriente eléctrica en ampers A  j es la densidad de corriente en A.m -2 S es la superficie de estudio en m²

Densidad lineal: Sea L una curva o una línea que tiene una carga q, se

considera Δq obtenida en la diferencial ΔL de L, esta puede describirse por:

λ = Δq/ΔL

q = ∫λ dL

Densidad Densidad superficial superficial:: Sea Sea S una una supe superf rfic icie ie que que cont contie iene ne una una carg carga a

eléctrica, dS es un diferencial de superficie en S localizado por un vector. σ(ϒ) = dq / dS

q = ∫ σ dS

Densidad volumétrica: se tiene un volumen donde existe una carga

eléctrica, dV es un diferencial de volumen que se localiza en el volumen V y se describe como: φ(ϒ) = dq / dV

q = ∫ φ dV

Ley de coulomb y campo eléctrico

La ley de Coulomb puede expresarse como: La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

F = fuerza de las cargas (Newton) q1 y q2 = el valor de las cargas (Coulomb) d = distancia entre las cargas (m) k = valor de la constante de proporcionalidad (9·109 Nm2/C2) Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos: a) Cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática); b) Las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción); es decir, las fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero de sentido contrario: Fq1 → q2 = −Fq2 → q1 Campo eléctrico:

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. eléctrica.[] El campo eléctrico es una perturbación que modifica el espacio que lo rodea, rodea, dicho dicho campo campo puede puede proven provenir, ir, por por ejemp ejemplo, lo, de una carga carga eléctr eléctrica ica puntual. Se considera un ente físico no visible, pero si medible, y se modeliza matemá matemátic ticame amente nte como como el vector vector campo campo eléctr eléctrico ico,, que se define define como como la relación entre la Fuerza Coulombiana que experimenta una carga testigo y el valor de la carga testigo (una carga testigo positiva). La definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Definición mediante la ley de Coulomb: Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en repo eposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente matemáticamente es igual a:

q 1 y q 2 = cargas que interactúan r = es la distancia entre entre ambas cargas = es el vector de de posición de de q2 respecto a q1 LEY DE GAUSS

La ley de Gauss Gauss relac relacion iona a el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga eléctrica encerrada por esta superficie. El camp campo o eléc eléctr tric ico o puede uede repr repres esen enta tars rse e media ediant nte e unas unas líne líneas as imaginarias denominadas líneas de campo y, por analogía con el flujo de masa, pued puede e calc calcul ular arse se el núme número ro de líne líneas as de camp campo o que que atra atravi vies esan an una una determina determinada da superfici superficie. e. Conviene Conviene resaltar que en el caso del campo campo eléctrico eléctrico no hay nada material que realmente circule a través de dicha superficie. Una superficie puede ser representada mediante un vector dS de módulo el área de la superficie, dirección perpendicular a la misma y sentido hacia afuera afuera de la curvatura. curvatura. El flujo del campo eléctrico eléctrico es una magnitud magnitud escalar escalar que se define mediante el producto escalar: Podemos definir entonces la ley de gauss como:

El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga q contenida dentro de la superficie, dividida por la constante ε 0.