Cargas Electricas (cuestionario)

Cuestionario previo

1.- Defina los siguientes conceptos:

Carga eléctrica: Es una magnitud física intrínseca de algunas partículas subatómicas capaz de crear un campo eléctrico, lo cual genera una fuerza eléctrica, estas cargas ejercen fuerzas atractivas y repulsivas entre ellas. Por ser partículas, tienen una masa que se opone a ser acelerada por fuerza alguna, y sufre la atracción gravitacional del centro de la Tierra, como todos los demás cuerpos sobre la superficie del mundo.

Ley de conservación de la carga eléctrica: el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

2.- La unidad de carga es el Coulomb ¿A cuántos electrones equivale?

1C=6.23*〖10〗^18 e^-

3.- Los 3 procedimientos para cargar un cuerpo electrónicamente son: frotamiento, inducción y contacto. ¿En qué consiste cada uno de ellos?

Frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

Inducción: Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.

Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.

Contacto: Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

4.- Charles Augustin Coulomb estableció la ley que cuantifica las fuerzas electrostáticas. Enuncie brevemente en que consiste su experimento, establezca su ecuación e identifique cada término en ella.

Usando una balanza de torsión midió las fuerzas eléctricas entre dos cuerpos con carga eléctrica, al hacer este experimento encontró que:

La fuerza es proporcional a la magnitud del producto de las cargas.

La fuerza es inversamente proporcional a la distancia entre las cargas

F=(k*q_1*q_2)/r^2

K= constante de carga

q_1,q_2 = cargas eléctricas

r = distancia entre las cargas

5.- Mencione el principio de funcionamiento de:

a) Un generador Van de Graff por fricción:

Se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie del polea y la cinta están hechos de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.

Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor.

Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta.

Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo.

6.- Defina el concepto de intensidad del campo eléctrico y establezca la expresión matemática debido a una carga puntual aislada

La intensidad del capo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección de campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercía sobre una carga positiva de prueba. El campo está dirigido radicalmente hacia fuera de una carga positiva y radicalmente hacia el interior de una carga de prueba negativa.

E=F/q

7.- Enuncie las características de las líneas de fuerza que representan un campo eléctrico y dibuje las líneas de campo eléctrico debido a tres formas geométricas diferentes de cuerpos cargados uniformemente

Las líneas de fuerza van siempre de las cargas positivas a las cargas negativas (o al infinito ).

Las líneas siempre salen/entran simétricamente de las cargas.

El número de líneas de fuerza es siempre proporcional a la carga.

La densidad de líneas de fuerza en un punto es siempre proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.

8.- Se afirma que en el interior de un material conductor cargado en el campo eléctrico es cero. Dé una explicación al respecto

Cuando a un sólido conductor cargado con una cierta carga q, se le deja evolucionar la suficiente cantidad de tiempo, alcanza una situación de equilibrio electrostático en la que ya no hay movimiento de cargas. En estas condiciones, el campo en el interior del conductor es nulo (si no, habría movimiento de cargas y no estaría en equilibro).

9.- Defina el concepto de potencial eléctrico (voltaje) en función del campo eléctrico y establezca su ecuación

El potencial eléctrico es una magnitud escalar que caracteriza cada unto de un campo eléctrico. Dicho de otra manera, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

10.- La distribución de un campo eléctrico puede representarse gráficamente por superficies equipotenciales. Describa las características de una superficie equipotencial y dibuje 3 ejemplos.

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte).

Cuestionario previo

1.- Defina los siguientes conceptos:

Carga eléctrica: Es una magnitud física intrínseca de algunas partículas subatómicas capaz de crear un campo eléctrico, lo cual genera una fuerza eléctrica, estas cargas ejercen fuerzas atractivas y repulsivas entre ellas. Por ser partículas, tienen una masa que se opone a ser acelerada por fuerza alguna, y sufre la atracción gravitacional del centro de la Tierra, como todos los demás cuerpos sobre la superficie del mundo.

Ley de conservación de la carga eléctrica: el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

2.- La unidad de carga es el Coulomb ¿A cuántos electrones equivale?

1C=6.23*〖10〗^18 e^-

3.- Los 3 procedimientos para cargar un cuerpo electrónicamente son: frotamiento, inducción y contacto. ¿En qué consiste cada uno de ellos?

Frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

Inducción: Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.

Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.

Contacto: Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

4.- Charles Augustin Coulomb estableció la ley que cuantifica las fuerzas electrostáticas. Enuncie brevemente en que consiste su experimento, establezca su ecuación e identifique cada término en ella.

Usando una balanza de torsión midió las fuerzas eléctricas entre dos cuerpos con carga eléctrica, al hacer este experimento encontró que:

La fuerza es proporcional a la magnitud del producto de las cargas.

La fuerza es inversamente proporcional a la distancia entre las cargas

F=(k*q_1*q_2)/r^2

K= constante de carga

q_1,q_2 = cargas eléctricas

r = distancia entre las cargas

5.- Mencione el principio de funcionamiento de:

a) Un generador Van de Graff por fricción:

Se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie del polea y la cinta están hechos de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.

Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor.

Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta.

Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo.

6.- Defina el concepto de intensidad del campo eléctrico y establezca la expresión matemática debido a una carga puntual aislada

La intensidad del capo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección de campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercía sobre una carga positiva de prueba. El campo está dirigido radicalmente hacia fuera de una carga positiva y radicalmente hacia el interior de una carga de prueba negativa.

E=F/q

7.- Enuncie las características de las líneas de fuerza que representan un campo eléctrico y dibuje las líneas de campo eléctrico debido a tres formas geométricas diferentes de cuerpos cargados uniformemente

Las líneas de fuerza van siempre de las cargas positivas a las cargas negativas (o al infinito ).

Las líneas siempre salen/entran simétricamente de las cargas.

El número de líneas de fuerza es siempre proporcional a la carga.

La densidad de líneas de fuerza en un punto es siempre proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.

8.- Se afirma que en el interior de un material conductor cargado en el campo eléctrico es cero. Dé una explicación al respecto

Cuando a un sólido conductor cargado con una cierta carga q, se le deja evolucionar la suficiente cantidad de tiempo, alcanza una situación de equilibrio electrostático en la que ya no hay movimiento de cargas. En estas condiciones, el campo en el interior del conductor es nulo (si no, habría movimiento de cargas y no estaría en equilibro).

9.- Defina el concepto de potencial eléctrico (voltaje) en función del campo eléctrico y establezca su ecuación

El potencial eléctrico es una magnitud escalar que caracteriza cada unto de un campo eléctrico. Dicho de otra manera, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

10.- La distribución de un campo eléctrico puede representarse gráficamente por superficies equipotenciales. Describa las características de una superficie equipotencial y dibuje 3 ejemplos.

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte).

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