Métodos de electrización. Debido a que los cuerpos se electrizan al ganar o perder electrones, existen tres formas de cómo electrizar a los cuerpos. Carga por fricción. Este fenómeno es el más comúnmente conocido, se presenta cuando peinamos nuestro cabello con un peine de plástico, al quitarnos un suéter o una camisa de seda o poliéster, vemos y oímos el chispazo de la electricidad. En todos estos casos, se transfieren electrones por la fricción o frotamiento de un material con otro. Carga por contacto. Por este fenómeno físico, es posible transferir electrones de un material a otro por simple contacto. Este fenómeno se origina cuando un cuerpo saturado de electrones cede algunos a otro cuerpo, con el cual tiene contacto. Para un cuerpo carente de electrones o con carga positiva, se une otro, que atrae la parte de los electrones de dicho cuerpo. Carga por inducción. Este fenómeno físico se presenta cuando un cuerpo se carga eléctricamente al acercarse a otro ya electrizado. Un cuerpo se carga por inducción al comunicarle una carga sin tocarlo.
Mediante el proceso de ionización se produce el efecto del rayo en forma de luz
Ejercicios resueltos. 1. Una carga de –5x10-7 C esta situada a 20cm delante de otra carga de -5x10 -7 C. Calcular la fuerza en newton ejercida por una carga sobre la otra. Datos
Fórmula q q1 F =K 2 r
Q = -5 x 10 -7 C
Desarrollo
20 cm R = 20 cm q = -5x10 –7 C
(
)(
)
N .m 2 5 x10−6 5 x10−6 F = 9 X 10 C2 0.04m 2 9
F=¿
R. F = 5.26 N 2. Cuál debe ser la separación entre dos cargas de -4µC, si la fuerza de repulsión entre ellas es de 20 N ? Datos
Fórmula q q1 F =K 2 r
Q= 4µC
r=
9 x109 Nm
2
C2
Desarrollo
[( 4 X 10 )( 4 X 10 ) ] −6
−6
20 N r=
Q= 4µC
kqq´ F
F= 20 N R. r = 84.9mm 3.- Una carga de +60µC se coloca a 60 mm a la izquierda de una carga de +20µC. ¿ Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de -35µ entre las colocada en el punto medio otras dos ? Datos
Fórmula
Desarrollo +
+
30 mm
30 mm
1
q =+60 x10
-6
C
q q F13 = K 1 2 3 r
N .m 2 ( 60 x10 −6 )( 60 x10−6 ) F13 = 9 X 10 = 210 C2 0.30m 2 9
N q = -35x10-6 C 1
-6
q = +20 x10 C
q q F32 = K 3 2 3 r
F32 = 9 X 109
N .m 2 (35 x10 −6 )( 20 x10 −6 ) = 70 C2 0.30m 2
N FR = F23 – F32 FR = 210N – 70N FR=14 N 4.Se tienen 2 pequeñas esferas separadas 2 cm. Cada una, está cargada en forma positiva con 0.2 microcoulombs (µC). Calcular la fuerza de repulsión entre ellas. Datos
Fórmula
Desarrollo
qq r2 N .m 2 ( 0.20 x10−6 )( 0.20 x10−6 ) F32 = 9 X 109 C2 0.02m 2
q=0.2(µC)= 2x10-6 C
F =K
q= 0.2(µC)=2x10-6 C r= 2 cm= 0.02 m R. F = 0.9 Newton 5.-Se sitúan cargas de +3µC , +4µC, y -9µC en los vértices de un triángulo equilátero de 12 centímetros de lado. Encontrar la fuerza ejercida sobre la carga de -9µC por acción de las otras dos cargas, suponiendo que el medio es el aire. Datos Q1 = +3µ Q2 = +4µC Q3 = -9µC R = 12 cm F =¿
Fórmula
qq F =K 2 r
Desarrollo N .m 2 (3 x10 −6 )( − 9 x10 −6 ) F13 = 9 X 10 C2 0.0144m 2 9
(
)(
)
N .m 2 4 x10−6 − 9 x10−6 F23 = 9 X 10 C2 0.0144m 2 9
q2= +4 µC
Cargas electrostáticas
q1=+3µC
q3=-9µC 12 cm
F2
DCL
x F1 F13 =16.87 N
F = 22.5 N
ΣFX= F1COS 180° + F2 COS 120° RX= -16.87 - 11.25 RX= -28.12 N ΣFY= F1SEN 180° + F2 SEN 120° RY= 0 + 19.48 RY= 19.48 N R=
( ΣFX ) 2 + ( ΣFY ) 2
R=
( − 28.12 ) 2 + (19.48) 2
R.F = 34.20 Na145.3° 19.48 θ = TAN −1 28.12 θ = 34.7 °
θR = 180 − 34.7 = 145.3 °