electrisidad estatica

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Static Electricity 1

ElectricidadElectricidad EstáticaEstática

¡Rice Krispies Electrizados!¡Rice Krispies Electrizados!


Ideas:Ideas:

•Carga y Electricidad Estática

•Energía Potencial Electrostática

•Voltaje


¿Qué es la electricidad?¿Qué es la electricidad?Static Electricity 4

Pregunta InicialPregunta Inicial

�� UnaUna mujermujer frotafrota sussus piéspiés en un en un tapetetapete y y dádá un un

choquechoque eléctricoeléctrico a a susu gemelagemela idénticaidéntica. Si la . Si la

gemelagemela tambiéntambién se se frotafrota los los piéspiés en el en el tapetetapete

antes de ser antes de ser tocadatocada, el , el choquechoque eléctricoeléctrico seráserá::

A.A. Mayor.Mayor.

B.B. MenorMenor..

C.C. IgualIgual..


ObservacionesObservaciones respectorespecto a la a la

ElectricidadElectricidad EstáticaEstática

�� La La electricidadelectricidad estáticaestática se se dádá en en cuerposcuerpos nono--

metálicosmetálicos

�� Los Los cuerposcuerpos con con electricidadelectricidad estáticaestática se se atráenatráen o o

se se repelenrepelen

�� La La electricidadelectricidad estáticaestática produce produce choqueschoques

�� La La electricidadelectricidad estáticaestática puedepuede hacertehacerte pararparar el el

pelopelo


CargaCarga EléctricaEléctrica (Parte 1)(Parte 1)

�� Hay dos Hay dos tipostipos: : positivapositiva & & negativanegativa

�� CargasCargas igualesiguales se se repelenrepelen, , opuestasopuestas se se atraenatraen

�� Las Las fuerzasfuerzas consistenconsisten en pares:en pares:

�� CadaCada cargacarga empujaempuja o o halahala a la a la otraotra

�� Las Las fuerzasfuerzas son de son de igualigual magnitudmagnitud y y sentidosentido contrariocontrario

�� Las Las fuerzasfuerzas aumentanaumentan sisi la la distanciadistancia queque separasepara laslas

cargascargas disminuyedisminuye

�� La La cargacarga se se midemide en coulombsen coulombs

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Las denominaciones “positiva” y Las denominaciones “positiva” y “negativa” se deben a Benjamin “negativa” se deben a Benjamin FranklinFranklin

+++

--

-

protones, positrones,…

electrones , muones,…

La Carga viene en

unidades fundamentales

de 1.6 · 10-19 Coulombs


CargaCarga EléctricaEléctrica (Parte 1)(Parte 1)

�� La La cargacarga se se conservaconserva

� La carga está cuantizada

� Una carga fundamental es 1.6 × 10-19 coulomb

� La carga es una propiedad intrínseca de la

materia

� Los electrónes tienen carga negativa

� Los protones tienen carga positiva

� Cada uno tiene una carga fundamental


Dependen de la carga

Cargas

Iguales se

Repelen

Cargas

opuestas

Se atraen

Y la Distancia

Fuerzas entre CargasFuerzas entre Cargas

F ∝∝∝∝1/r2


CargaCarga NetaNeta

�� La La cargacarga netaneta eses la la sumasuma de de cargascargas de un de un cuerpocuerpo

�� La La mayoríamayoría de los de los cuerposcuerpos tienentienen cero cero cargacarga netaneta

( son ( son neutrosneutros))

�� Los Los cuerposcuerpos neutrosneutros contienencontienen igualigual cantidadcantidad de de

cargascargas positivaspositivas y y negativasnegativas


Carga por frotamientoCarga por frotamiento

+

++

-

--

+

++

-

-- +

++ -

- - +

++

-

--

antes después


PreguntaPregunta InicialInicial ((revisitadarevisitada))

�� UnaUna mujermujer frotafrota sussus piéspiés en un en un tapetetapete y y dádá un un

choquechoque eléctricoeléctrico a a susu gemelagemela idénticaidéntica. Si la . Si la

gemelagemela tambiéntambién se se frotafrota los los piéspiés en el en el tapetetapete

antes de ser antes de ser tocadatocada, el , el choquechoque eléctricoeléctrico seráserá::

A.A. Mayor.Mayor.

B.B. MenorMenor..

C.C. IgualIgual..

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VoltajeVoltaje

�� La La cargacarga produce produce unauna energíaenergía potencialpotencial

electrostáticaelectrostática

�� El El voltajevoltaje midemide la la energíaenergía potencialpotencial electrostáticaelectrostática

porpor unidadunidad de de cargacarga

�� AumentarAumentar el el voltajevoltaje de de unauna cargacarga positivapositiva requiererequiere

trabajotrabajo

�� BajarBajar el el voltajevoltaje de de unauna cargacarga negativanegativa requiererequiere trabajotrabajo

�� El El voltajevoltaje se se midemide en joules/coulomb o en joules/coulomb o voltiosvoltios


VoltajeVoltaje


CargandoCargando CuerposCuerpos

�� Las Las cargascargas igualesiguales se se separanseparan siempresiempre queque sea sea posibleposible

�� Se Se dispersandispersan en el exterior de un conductoren el exterior de un conductor

�� Se Se acumulanacumulan en en laslas puntaspuntas o cables o cables delgadosdelgados

�� La La capacidadcapacidad de de cargacarga estáestá limitadalimitada porpor el escape de el escape de laslas

cargascargas

�� La La repulsiónrepulsión severasevera llevalleva a la a la descargadescarga coronacorona

�� Las Las cargascargas se se brincanbrincan a a laslas moléculasmoléculas de de aireaire y y escapanescapan

�� Las Las moléculasmoléculas de de aireaire con con frecuenciafrecuencia resplandecenresplandecen durantedurante unaunadescargadescarga coronacorona

�� Si se Si se dádá la la ionizaciónionización, se forma , se forma unauna chispachispa o o arcoarco


Descargas EléctricasDescargas Eléctricas

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PolarizandoPolarizando CuerposCuerpos

�� Las Las cargascargas cercanascercanas puedenpueden mover mover laslas cargascargas de de

un un cuerpocuerpo

�� CuandoCuando se se esparceesparce un un polvopolvo, , cargadocargado

negativamentenegativamente, , sobresobre unauna pared:pared:

�� Las Las cargascargas positivaspositivas en la pared se en la pared se muevenmueven haciahacia el el

polvopolvo

�� Las Las cargascargas negativasnegativas en la pared se en la pared se alejanalejan del del polvopolvo

�� La pared se La pared se polarizapolariza electricamenteelectricamente

�� Las Las partículaspartículas de de polvopolvo cargadascargadas se se peganpegan de de laslas

paredesparedes, la , la roparopa y superficies en generaly superficies en general


Polarizando cuerpos: Polarizando cuerpos:

Click me

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Hay una forma diferente Hay una forma diferente de pensar acerca de las de pensar acerca de las fuerzas sobre las cargas…fuerzas sobre las cargas…

•Potenciales

•Campos Eléctricos


Campo Campo ElectricoElectrico (Parte 1)(Parte 1)

�� Hay dos Hay dos formasformas de de describirdescribir laslas fuerzasfuerzas sobresobre

cargascargas::

�� CargaCarga//CargaCarga::

�� La La CargaCarga 1 1 actúaactúa directamentedirectamente sobresobre la la CargaCarga 22

�� CargaCarga/Campo//Campo/CargaCarga::

�� La La CargaCarga 1 1 creacrea “Campo “Campo EléctricoEléctrico””

�� El Campo El Campo EléctricoEléctrico actúaactúa sobresobre la la CargaCarga 22

�� ¡ Los Campos ¡ Los Campos EléctricosEléctricos son son RealesReales!!


Campo Campo EléctricoEléctrico (Parte 1)(Parte 1)

�� Un campo Un campo eléctricoeléctrico eses unauna estructuraestructura en el en el

espacioespacio queque actúaactúa sobresobre laslas cargascargas eléctricaseléctricas

�� La La magnitudmagnitud del campo del campo eses proporcionalproporcional a la a la

magnitudmagnitud de la de la fuerzafuerza en en unauna cargacarga de de pruebaprueba

�� La La direccióndirección del campo del campo eses la la direccióndirección de la de la

fuerzafuerza en en unauna cargacarga de de pruebaprueba positivapositiva


GradientesGradientes de de VoltajeVoltaje y y

Campos Campos ElectricosElectricos

�� Los Los cuerposcuerpos siempresiempre se se aceleranaceleran de de taltal forma forma queque susu

energíaenergía potencialpotencial total se total se reduzcareduzca de la de la maneramanera másmás

rápidarápida posibleposible

�� UnaUna cargacarga

�� TieneTiene unauna energíaenergía potencialpotencial total total proporcionalproporcional al al voltajevoltaje

�� Tal Tal quéqué se se aceleraacelera haciahacia voltajesvoltajes menoresmenores

�� PeroPero tambiéntambién se se aceleraacelera en en presenciapresencia de un campo de un campo eléctricoeléctrico

�� EntoncesEntonces::

¡Los ¡Los gradientesgradientes de de voltajevoltaje son son camposcampos eléctricoseléctricos!!


Campos EléctricosCampos EléctricosStatic Electricity 24

DentroDentro y y AlrededorAlrededor de los de los MetalesMetales

�� Las Las cargascargas se se puedenpueden mover mover dentrodentro de los de los metalesmetales

�� Se Se muevenmueven parapara minimizarminimizar la la energíaenergía potencialpotencial

�� Le Le dandan al metal un al metal un voltajevoltaje uniformeuniforme

�� PorPor tantotanto: No hay campo : No hay campo eléctricoeléctrico dentrodentro de un metalde un metal

�� SinembargoSinembargo, , fuerafuera de los de los metalesmetales

�� Las Las cargascargas no se no se puedenpueden mover tan mover tan fácilfácil

�� EntoncesEntonces el el voltajevoltaje varíavaría con la con la posiciónposición

�� Y Y existenexisten camposcampos eléctricoseléctricos

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DescargaDescarga porpor EfectoEfecto CoronaCorona

�� En el exterior de un conductor En el exterior de un conductor cargadocargado, , delgadodelgado o o

puntudopuntudo

�� El El voltajevoltaje puedepuede variarvariar rapidamenterapidamente con la con la posiciónposición

�� EntoncesEntonces el campo el campo eléctricoeléctrico eses muymuy fuertefuerte

�� Y Y puedepuede empujarempujar laslas cargascargas haciahacia laslas moléculasmoléculas de de aireaire queque

pasenpasen cercacerca

�� Este Este procesoproceso de de cargarcargar el el aireaire eses unauna descargadescarga porpor

efectoefecto coronacorona

�� El El aireaire cargadocargado permitepermite queque laslas cargascargas eléctricaseléctricas se se

muevanmuevan

�� Las Las descargasdescargas porpor EfectoEfecto Corona Corona disipandisipan electricidadelectricidad

estáticaestática


Fuego de San Telmo

Descargas por efecto corona

Tubo de descarga


Los potenciales que cambian rápidamente generan campos eléctricos MUY fuertes!


¿Qué hace un pararrayos?¿Qué hace un pararrayos?


Pregunta:Pregunta:

¿Como funciona un pararrayos?

(A)Atrae los rayos

(B)Crea un campo eléctrico muy grande y disipa

carga del edificio

(C)Repele los rayos


Los FotoconductoresLos Fotoconductores

••Son aislantes en la Son aislantes en la oscuridadoscuridad

••Pero pueden conducir Pero pueden conducir electricidad al ser electricidad al ser iluminadosiluminados

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Chester F. Carlson

Born Feb 8 1906 - Died Sep 19 1968

Electrophotography

Electrophotography (Xerox) / Instant Copying

Patent Number(s) 2,297,691

El InventorStatic Electricity 32

El El ProcesoProceso XerográficoXerográfico


El Proceso de FotocopiadoEl Proceso de Fotocopiado

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La La EstructuraEstructura de la de la FotocopiadoraFotocopiadora


Y la Impresora Laser…Y la Impresora Laser…Static Electricity 36

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