Universidad Distrital Francisco José de Caldas
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE
Cargas eléctricas
Toda materia está formada por partículas como éstas llamadas átomos. Un átomo a su vez está compuesto por pequeños elementos:
Protón: Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra localizado en el núcleo.
Neutrón: No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto con los protones.
Electrón: Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la corteza.
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Si frotamos un bolígrafo en un trapo de lana y acercamos después este bolígrafo
a unos trocitos de papel, podemos comprobar que éstos son atraídos por el bolígrafo.
¿Qué ha ocurrido aquí?
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Veamos, el bolígrafo, al igual que el trapo de lana y los trocitos de papel, están compuestos por átomos. Su composición, como ya sabes, es de neutrones y protones en el núcleo y electrones en órbita por la corteza.
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Un átomo en su totalidad tiene carga neutra,
ya que posee el mismo número de electrones que de protones.
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Los electrones que se encuentran situados cerca
del núcleo están muy unidos a él, pero por el contrario,
los electrones más alejados, se encuentran tan poco unidos que
se pueden traspasar a otro cuerpo por rozamiento, como es el caso
de los electrones del trapo que se pasan al bolígrafo cargando
éste con carga negativa.
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También se produce este intercambio por
acercamiento, como ha ocurrido con
el papel que es atraído por cargas negativas.
Ley de Coulomb
Lo que acabamos de observar nos informa de que las fuerzas de distinto signo se atraen y las de distinto signo se repelen.
La fuerza de atracción o de rechazo de una carga a otra depende de la cantidad de las cargas y de la separación que existe entre ellas. Esta afirmación se recoge en esta fórmula sacada de la ley de Coulomb:
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Para calcular la fuerza con la que se atraen estas dos cargas eléctricas de distinto signo utilizaremos la fórmula de la Ley de Coulomb, la cual nos dice que la fuerza con que se atraen estas dos partículas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, siendo la constante de proporcionalidad K = 9·109 en unidades del SI.
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EJERCICIO
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Dos cargas puntuales de + 24 µC y - 30 µC están separadas en el aire a una distancia de 2 m.
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¿Se atraen o se repelen?
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¿Cuál es el valor de las fuerzas que experimentan?
3. Haz un dibujo en el que se representen las cargas y las fuerzas. Dato: La constante eléctrica K vale 9 · 109 (SI)
Solución:
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La fuerza entre ellas es atractiva ya que tienen signo contrario.
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Tenemos los siguientes datos:
Q = + 30 µC q = - 50 µC
r = 80 cm
K = 9 · 109 (SI) = 9 · 109 N · m2 / C2
Lo primero que haremos será expresar todos los datos en unidades del SI:
Q = + 24 µC = + 24 · 10 −6 C
q = - 30 µC = - 30 · 10 −6 C
r = 2 m
K = 9 · 109 (SI.) = 9 · 109 N · m2 / C2
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Ya podemos calcular el valor de las fuerzas que se ejercen entre sí estas cargas aplicando la ley de Coulomb, para lo que no tendremos en cuenta el signo de éstas.
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3. Nos piden que hagamos un dibujo en el que representemos las cargas y las fuerzas, pues el valor que hemos calculado en el apartado anterior es el valor de las fuerzas con las que mutuamente se atraen estas cargas, tal como se indica en el dibujo. propio texto y edítame. Es muy sencillo.
