Fundamentos de Electrostática: Carga, Ley de Coulomb y Potencial Eléctrico
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Gramática Española: Preposiciones y Determinantes
Preposiciones
- a
- ante
- bajo
- con
- contra
- de
- desde
- durante
- en
- entre
- hacia
- hasta
- mediante
- para
- por
- según
- sin
- sobre
- tras
Determinantes
Determinantes Demostrativos
| Singular | Plural | Proximidad | ||
|---|---|---|---|---|
| Masculino | Femenino | Masculino | Femenino | |
| este | esta | estos | estas | Cercanía |
| ese | esa | esos | esas | Distancia media |
| aquel | aquella | aquellos | aquellas | Lejanía |
Determinantes Posesivos
| Un solo poseedor | Varios poseedores | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Persona | 1ª | 2ª | 3ª | 1ª | 2ª | 3ª |
| Masculino Singular | mío, mi | tuyo, tu | suyo, su | nuestro | vuestro | suyo, su |
| Masculino Plural | míos, mis | tuyos, tus | suyos, sus | nuestros | vuestros | suyos, sus |
| Femenino Singular | mía, mi | tuya, tu | suya, su | nuestra | vuestra | suya, su |
| Femenino Plural | mías, mis | tuyas, tus | suyas, sus | nuestras | vuestras | suyas, sus |
Determinantes Indefinidos
| Singular | Plural | ||
|---|---|---|---|
| Masculino | Femenino | Masculino | Femenino |
| un, uno | una | unos | unas |
| algún, alguno | alguna | algunos | algunas |
| ningún, ninguno | ninguna | ningunos | ningunas |
| poco | poca | pocos | pocas |
| escaso | escasa | escasos | escasas |
| mucho | mucha | muchos | muchas |
| demasiado | demasiada | demasiados | demasiadas |
| todo | toda | todos | todas |
| varios | varias | ||
| otro | otra | otros | otras |
| mismo | misma | mismos | mismas |
| tanto | tanta | tantos | tantas |
| cualquier, cualquiera | cualquier, cualquiera | cualesquiera | cualesquiera |
| tal | tal | tales | tales |
| bastante | bastante | bastantes | bastantes |
Fundamentos de Electrostática
Carga Eléctrica y Ley de Coulomb
La carga eléctrica es la propiedad fundamental de la materia responsable de la interacción electromagnética.
Propiedades de la Carga Eléctrica:
- Puede ser positiva o negativa.
- La carga total de un conjunto de partículas es la suma algebraica (considerando el signo) de sus cargas individuales.
- La carga eléctrica total de un sistema aislado se conserva.
- La carga está cuantizada: se presenta en cantidades discretas que son múltiplos enteros de una cantidad elemental (la carga del electrón).
La unidad de carga en el Sistema Internacional (SI) es el Coulomb (C).
La Ley de Coulomb describe la interacción entre cargas eléctricas en reposo. Establece que:
La fuerza (F) ejercida por una carga puntual q1 sobre otra carga puntual q2 es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que las separa.
Se trata de una fuerza central, dirigida según la línea que une las cargas. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si tienen signo contrario.
La fórmula es:
F = K · |q1 · q2| / r2
Donde K es la constante de Coulomb, cuyo valor en el vacío es aproximadamente K ≈ 9 · 109 N·m2/C2. En otros medios distintos al vacío, el valor de K (o más precisamente, la permitividad del medio) cambia.
Según la tercera ley de Newton, la fuerza que la carga q2 ejerce sobre q1 es igual en magnitud pero de sentido contrario a la que q1 ejerce sobre q2.
Las fuerzas electrostáticas cumplen el principio de superposición: la fuerza neta que ejerce un conjunto de cargas sobre otra carga es la suma vectorial de todas las fuerzas individuales ejercidas por cada carga del conjunto sobre esa carga.
Energía Potencial y Potencial Eléctricos
Dado que la fuerza electrostática entre dos cargas es conservativa, tiene asociada una función energía potencial eléctrica (Ep). La diferencia de energía potencial eléctrica entre dos puntos corresponde al trabajo realizado por la fuerza eléctrica para mover una carga entre esos dos puntos (cambiado de signo).
La energía potencial eléctrica de un sistema de dos cargas puntuales q1 y q2 separadas por una distancia r es:
Ep = K · q1 · q2 / r
Usualmente, se toma la energía potencial eléctrica como cero cuando la distancia r tiende a infinito.
Como energía que es, se trata de una magnitud escalar y su unidad en el SI es el Julio (J).
Bajo la única acción de la fuerza eléctrica, las cargas tienden a moverse espontáneamente hacia posiciones que minimicen la energía potencial eléctrica del sistema.
La energía potencial eléctrica total de un conjunto de cargas puntuales es la suma de las energías potenciales de todos los pares distintos de cargas que se pueden formar en el conjunto.
El campo eléctrico E también es conservativo, por lo que tiene asociado un campo escalar llamado potencial eléctrico (V).
El potencial eléctrico producido por una carga puntual q a una distancia r es:
V = K · q / r
En el SI, el potencial eléctrico se mide en Voltios (V). A la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos también se le llama voltaje o tensión eléctrica.
El potencial eléctrico debido a un conjunto de cargas puntuales es la suma escalar (algebraica) de los potenciales debidos a cada una de las cargas individuales en ese punto.