Fsica II Profesores a cargo de la materia

Física II -Profesores a cargo de la materia: Fernando Herrera, Pablo González y Gabriela Rivas - Organización de la materia: Teorías, Coloquio y TP’s -Regularización de la materia: 80% de asistencia a los coloquios 80% de asistencia a los TP’s→ asistencia + informe aprobado Aprobación de un TP realizado en forma individual.

Lunes Martes 13 a 16 H 6 Miercoles Jueves 8 a 11 H 5 11 a 14 H 7 14 a 17 H 4 Viernes 14 a 17 H 2 14 a 17 H 3 17 a 20 H 1

Teoría 1 Electrostática: 1. Ley de Coulomb 2. Campo eléctrico

Electrostática: cargas eléctricas en reposo.

1. 2. 3. 4. 5. Como ponemos en evidencia la existencia de cargas eléctricas? Existen dos tipos de carga. Interacción entre las cargas (mismo signo y signos opuestos). En un sistema aislado, la carga eléctrica siempre se conserva. Las cargas eléctricas se transfieren siempre como un entero múltiplo de una cantidad básica de carga e. Es decir, la carga eléctrica está cuantizada (paquetes). Un cuanto (paquete) es la carga eléctrica de un electrón: e = 1. 6 × 10 -19 C qe-= -e qp+= e

Conductores y aislantes

Conductores eléctricos: algunos electrones son libres y pueden moverse con libertad a través del material. Aislantes: todos los electrones están unidos a átomos y no pueden moverse libremente a través del material.

Carga por inducción - - + + + -

Ley de Coulomb: Módulo de la Fuerza eléctrica k= 9× 109 Nm 2/C 2 = 1/ 4 π ε 0= 8. 85× 10 -12 C 2/Nm 2 l. F 10 l = k lq 1 l lq 0 l r 2 ε 0= Constante de permitividad en el vacio r + q 1 + q 0

Ley de Coulomb: Dirección y sentido de la Fuerza eléctrica → F 10 = k q 1 q 0 ^r 10 2 r r^10 + q 1 + r → F 10 q 0

Ley de Coulomb: Fuerza ejercida por mas de una carga puntual Problema Dos cargas puntuales iguales y positivas, q 1 = q 2 = 2. 0 µC se localizan en x = 0, y = 0. 30 m y x = 0 m, y = -0. 30 m, respectivamente. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica total (neta) que ejercen estas cargas sobre una tercera carga, también puntual, q 0 = 4. 0 µC en x = 0. 40 m, y = 0 m?

→ Campo eléctrico (E) → → E 10 = F 10 = k q 1 r^ 10 2 q 0 r → F 10 Campo eléctrico para una carga puntual + q 1 +q 0

Líneas de campo eléctrico 1. 2. 3. 4. 5. 6. Son líneas imaginarias que sirven para visualizar el campo eléctrico. Salen de las cargas positivas y terminan en las negativas. No se cruzan NUNCA. El campo eléctrico es tangencial a las líneas en todos los puntos. Tienen el mismo sentido que el vector campo eléctrico. El número de líneas de campo (N) por unidad de área atravesada es proporcional al modulo del campo eléctrico. |E|αN/A

Líneas de campo eléctrico (cargas puntuales)

Líneas de campo eléctrico (distribuciones de carga) Hilo cargado muy largo + + + + λ= Q/l σ= Q/A ++ + + + + ++ + + + + Placa infinita uniformemente cargada + + + + Placa paralelas con + cargas opuestas + -- Esfera uniformemente cargada + + ++ + + + ++ + + = Q/V

Teoría 2 3. Flujo de campo eléctrico 4. Ley de Gauss

Flujo de campo eléctrico |E|∝__ N (número de líneas) A (área) N~ |E| • A ← flujo de campo eléctrico ΦE (N. m 2 /C)

Flujo de campo eléctrico La relación entre A θ θ ˔ y A es: ˔ A = A cos θ Por lo tanto: ˔ ΦE = |E| • A = |E| A cos θ

Flujo de campo eléctrico ΔAi ΔΦE = Ei • ΔAi • cos θi (para cada elemento) Ei ΦE ≈ ∑ Ei • ΔAi (para toda la superficie) ΦE = ∫∫ Ei • d. Ai

Flujo de campo eléctrico A E E A A E

Ley de Gauss El flujo de campo eléctrico a traves de cualquier superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada por dicha superficie e inversamente proporcional a ε 0 ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 •

Ley de Gauss ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 • + Analizar: q 4 + q 2 q 1 A 2 - A 3 - Flujo eléctrico en A - El flujo eléctrico debido a q 2, q 3 y q 4. - Flujo eléctrico en A 3 - Flujo eléctrico en A 2 q 3

Ley de Gauss ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 • d. A Carga puntual

Ley de Gauss d. A ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 • d. A r a d. A r=a a r r<a r=a r>a Esfera aislante cargada positivamente

Ley de Gauss ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 • 3 d. A 2 d. A 1 Hilo cargado de infinito

Ley de Gauss ΦE = ∫∫ E d. A = q encerrada / ε 0 • d. A 3 d. A 2 d. A 1 Plano infinito cargado