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184 Lecture 2
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Charge (2)
 Normally objects around us do not seem to carry a net charge.
 They have equal amounts of positive and negative charge and are thus
electrically neutral.


Negative charge: an excess of electrons
Positive charge: a deficit of electrons
 Demo:
• If we rub a plastic rod with fur, the rod will become charged
• If we bring two charged plastic rods together, they will repel each other
• If we rub a glass rod with silk, the rod will become charged
• If we bring together a charged plastic rod and a charged glass rod, they
will attract each other
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“Ley de las cargas”
• Cargas del mismo signo se repelen y de signo opuesto se
atraen
+
+
+
-
-
-
 Nótese que la electricidad
es algo diferente de la gravitación ….
m1
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m2
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Electrostatica
 Cual es la fuerza entre un objeto eléctricamente
cargado (q) y un objeto neutro (0)?
 Nótese que siempre es atractiva !!
 Por qué?
Polarización!
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- -+ 0 +
+q
++
+
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Carga del Electrón
 Se puede definir la unidad de carga en terminos de
la carga de un electrón**…
• Un electrón es una partícula elemental con carga
q = -e, donde
• e = 1.60210-19 C
• Un protón es una partícula ‘elemental’ con q = +e
e = 1.602 x 10-19 C
** El ampere (André-Marie Ampère (1775 - 1836)]. es la 4ta
unidad básica en el SI
como el metro, el segundo y el kilogramo
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Coulomb of Charge
 A full coulomb is a very large amount of charge!
• A lightning discharge can contain 10’s of coulombs
• Demo - Wimshurst machine
 The number of electrons required to produce 1 coulomb
of charge is
1C
18
Ne 

6
.
24

10
1.602  10-19 C
 Because a coulomb is a large amount of charge, everyday
examples of static electricity typically involve
• 1 microcoulomb = 1 C = 10-6 C
• 1 nanocoulomb = 1 nC = 10-9 C
• 1 picocoulomb = 1 pC = 10-12 C
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El quantum de carga
 La carga electrica esta’
cuantizada
 La carga mas pequenha
observable es la del
electron
 Robert Millikan (1868 1953) y el experimento
de la gota de aceite
Carga del electron = -e =
1.60210-19 C
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La estructura atómica
 Sistema planetario
infinitesimal??!
 Electricamente neutro:
electrones ‘orbitando’
alrededor de un nucleo
‘en reposo’
 Ejemplo: 12C tiene 6
protones, 6 neutrones
and 6 electrones
 Isotopos
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Magnetic Resonance Imaging - MRI
 MRI stands for nuclear magnetic resonance imaging.
 MRI produces high quality images of living tissue without
causing any damage.
Magnetic Field = 1.5 T
 The quality of an MRI image (signalto-noise) is proportional to the the
magnitude of the magnetic field
• High field mean high quality images
 Superconducting magnets can produce
up to four times the magnetic field of
a room-temperature magnet.
Yue Cao, Stephen Whalen, Jie Huang, Kevin L. Berger, and Mark C. DeLano,
Human Brain Mapping 20:82–90(2003). (MSU Radiology)
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Magnetic Field = 3.0 T
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Dielectricos, Semiconductores,
Conductores, Superconductores
 Dielectricos = aislantes, no conducen o conducen
muy mal la electricidad
 En el conductor los electrones se mueven
como si fuesen un fluido
 Semiconductores tienen un comportamiento electrico como
aislante y conductor
 Superconductividad: solo a muy bajas temperaturas
Chip con millones de
transistors
Replica del 1er transistor en
1947
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Ley de Coulomb
 Fuerza eléctrica entre
cargas puntuales…
 dependencia 1/r2
como en gravitación
 K constante de Coulomb
0 permitividad del vacío
2
Nm
9
k  8.99 10
C2
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or
q1q 2
F k 2
r
2
1
C
-12
k
,  0  8.85 10
40
Nm2
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The Electric Field
Field Theory
The electric force is not “action at a distance” but is the action of a field.
A field is a physical entity that extends throughout a volume of space and
exerts forces.
Electric field = E(x,t)
Magnetic field = B(x,t)
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Campo Eléctrico
 Una carga crea o genera un
campo alrededor de ella y
otras cargas sienten ese
campo
+
+
Test charge q

 F
E
q
Carga de prueba: carga puntual
positiva muy pequenha tal que no
modifica el campo original
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Algunas propiedades de las lineas de campo
 La intensidad del campo eléctrico está representada por la
densidad de líneas
Weak
Strong
 La dirección del campo eléctrico es tangente a las líneas de
campo
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Lineas de campo: carga puntual
3D
kq
E(x)  2 rˆ
r
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2D
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