Electrostática: Conceptos Fundamentales de Carga y Campo Eléctrico
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Carga Eléctrica
La carga eléctrica (q) representa el exceso o defecto de electrones en un cuerpo con respecto a su estado neutro. Se mide en culombios (C), donde 1 C equivale a la carga de 6,24x10^18 electrones.
Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb describe la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales, q1 y q2:
F = k * (q1 * q2) / r^2
Donde:
- F es la fuerza eléctrica.
- k es la constante de Coulomb, que depende del medio.
- q1 y q2 son las cargas eléctricas.
- r es la distancia entre las cargas.
El módulo de la fuerza se calcula con la fórmula, la dirección es la recta que une las cargas, y el sentido depende del signo de las cargas (atracción o repulsión).
Intensidad de Campo Eléctrico
La intensidad de campo eléctrico (E) en un punto P se define como la fuerza que ejerce el campo sobre una carga positiva unitaria (+1 C) colocada en ese punto.
E = k * q / r^2
Donde:
- E es la intensidad del campo eléctrico.
- k es la constante de Coulomb.
- q es la carga que genera el campo.
- r es la distancia al punto P.
La fuerza que un campo eléctrico ejerce sobre una carga q en un punto es igual al producto de la intensidad de campo en ese punto por el valor de la carga: F = E * q.
Energía Potencial Eléctrica
La energía potencial eléctrica de una carga q en un punto A se define como el trabajo realizado para llevar la carga q desde ese punto al infinito.
Ep = k * (q1 * q2) / r
Si este trabajo es positivo, el campo realiza el trabajo; si es negativo, un agente externo debe realizarlo. La energía potencial en un punto puede ser positiva o negativa, dependiendo del signo de las cargas.