Propiedades y comportamiento de las cargas eléctricas: Ley de Coulomb, campo y potencial

Propiedades de las cargas eléctricas

1. Las cargas de mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.
2. La carga se conserva. En la electrización no se crea carga; solamente se transmite de unos cuerpos a otros, de forma que la carga total permanece constante.
3. La carga está cuantizada. Es decir, se presenta como un múltiplo entero de una carga elemental. Esta carga elemental es la del electrón.
4. Electrización de un cuerpo. La electrización de un cuerpo consiste en que este pierda o gane electrones. Si N_e es el número de electrones de un cuerpo y N_p es el número de protones, la carga neta de dicho cuerpo será:

   Q = (N_p - N_e) · e

   • Si N_p > N_e, el cuerpo ha perdido electrones y está cargado positivamente.
   • Si N_p < N_e, el cuerpo ha ganado electrones y queda cargado negativamente.
   • Si N_p = N_e, el cuerpo es neutro: no ha ganado ni perdido electrones.
5. La electricidad es el estudio de las propiedades y del comportamiento de las cargas eléctricas.

Deducción de la ley de Coulomb

La fuerza con que se atraen o se repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

El culombio

Se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de la sección de un conductor durante un segundo cuando la intensidad de corriente que pasa por él es de un amperio.

Equivalencias y cargas elementales:
1 μC = 10^-6 C    Electrón: e = -1,6 × 10^-19 C    Protón: p = +1,6 × 10^-19 C

Fuerza sobre una carga puntual ejercida por un sistema de cargas puntuales

Si una carga está sometida simultáneamente a varias fuerzas independientes, la fuerza resultante se obtiene sumando vectorialmente dichas fuerzas.

Campo eléctrico

Definición: Zona del espacio donde se experimenta una fuerza eléctrica sobre una carga eléctrica. Se representa el campo con líneas de fuerza. Al ser un campo de fuerza central, dichas líneas estarán dirigidas hacia la carga que lo crea: si la carga es positiva, las líneas van hacia fuera; si es negativa, van hacia dentro.

Intensidad del campo eléctrico

Definición: Fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto. (Relación: E = F / q.)

Potencial eléctrico en un punto

Definición: El trabajo realizado por la fuerza electrostática para trasladar la unidad de carga desde el infinito hasta el punto.