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tipos de fuerzas

FUERZA ELECTRICA

Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende de el valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.

La fuerza eléctrica es la que tiene lugar entre cargas eléctricas. Podemos hacer algunos experimentos para demostrar la existencia de fuerzas y cargas eléctricas.

Haciendo varios experimentos simples, podemos comprobar que existen dos tipos de cargas eléctricas a las que su descubridor, Benjamin Franklin (1706-1790), denominó cargas positivas y cargas negativas. No todas las cargas se atraen, como en la interacción gravitatoria; en este caso existen fuerzas de atracción y de repulsión.

Las cargas iguales se repelen y las distintas se atraen.

La fuerza entre dos cargas se calcula como:

q1, q2 = Valor de las cargas 1 y 2

d = Distancia de separación entre las cargas

Fe = Fuerza eléctrica

La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.

La intensidad de las fuerzas eléctricas es mayor que la de la fuerza gravitatoria a nivel atómico. La fuerza eléctrica con que se repelen dos protones en un átomo es aproximadamente, un billón de billones de billones (1036) más intensa que la gravitacional con que se atraen, para comprender este hecho supongamos que en una escala de intensidades, la fuerza gravitatoria tiene magnitud 1, entonces la fuerza eléctrica tendrá un valor de 1036 :un uno seguido de 36 ceros.

Las cargas eléctricas pueden moverse por el interior de unos materiales llamados conductores. La corriente eléctrica se define como el movimiento de cargas eléctricas negativas o electrones a través de un conductor que forma un circuito eléctrico cerrado. Existen materiales a través de los que la corriente eléctrica circula fácilmente, como el cobre del interior de los cables y los metales en general; también los líquidos que contienen un electrolito son buenos conductores de la electricidad, por ejemplo, el agua con sal; igualmente son conductores de la electricidad los gases ionizados. En cambio, la corriente eléctrica no se desplaza fácilmente a través de materiales como el plástico, vidrio, porcelana y muchos otros, a estos materiales se les denomina aislantes eléctricos.

DIRECCION DE LA FUERZA ELECTRICA

Si se trata únicamente de dos cargas, la dirección de la fuerza es colineal a la recta que une ambas cargas.

SENTIDO DE LA FUERZA ELECTRICA

El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario.

FUERZAZ ORIGINADAS POR VARIAS CARGAS SOBRE OTRA

Si se tienen varias cargas y se quiere hallar la fuerza resultante sobre una de ellas, lo que se debe hacer es plantear cada fuerza sobre la carga (una por cada una de las otras cargas). Luego se tienen todas las fuerzas actuantes sobre esta carga y se hace la composición de fuerzas, con lo que se obtiene un vector resultante.

CAMPO ELECTRICO

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturalezaeléctrica.1 Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético Fμν.2

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.

La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg•m•s−3•A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.

LEY DE COULOMB

Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:1

Donde:

es la permitividad eléctrica del vacío tiene que ver con el sistema internacional,

son las cargas que interactúan,

es la distancia entre ambas cargas,

, es el vector de posición relativa de la carga 2 respecto a la carga 1.

y es el unitario en la dirección . Nótese que en la fórmula se está usando , esta es la permitividad en el vacío. Para calcular la interacción en otro medio es necesario cambiar la permitividad de dicho medio.

( ).

La ley anterior presuponía que la posición de una partícula en un instante dado, hace que su campo eléctrica afecte en el mismo instante a cualquier otra carga. Ese tipo de interacciones en las que el efecto sobre el resto de partículas parece dependender

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