1
00:00:04,589 --> 00:00:10,449
En este vídeo vamos a hablar sobre el concepto de carga eléctrica y de fuerza electrostática.

2
00:00:11,890 --> 00:00:19,670
Las primeras representaciones de la carga eléctrica se encuentran cuando cogemos ámbar

3
00:00:19,670 --> 00:00:31,579
y lo frotamos con lana. Se observa que cuando se hace esto el ámbar es capaz de atraer objetos

4
00:00:31,579 --> 00:00:41,490
pequeños. Además, podemos reproducir este efecto si cogemos cristal y lo frotamos con

5
00:00:41,490 --> 00:00:48,850
seda. Se observa que si preparamos dos trozos de ámbar con esta configuración, estos trozos

6
00:00:48,850 --> 00:00:54,049
se repelen. Si preparamos dos trozos de cristal con esta configuración, estos trozos se repelen,

7
00:00:54,229 --> 00:00:59,929
pero si preparamos uno de cada, de ámbar y de cristal, entre sí se atraen. Más tarde

8
00:00:59,929 --> 00:01:09,709
se descubre que el ámbar adquiere una carga negativa y el cristal adquiere una carga

9
00:01:09,709 --> 00:01:18,900
positiva. Con el tiempo se descubren las partículas elementales y se descubre que la partícula

10
00:01:18,900 --> 00:01:28,650
fundamental más pequeña que puede encontrarse aislada o una de ellas es el electrón. El

11
00:01:28,650 --> 00:01:34,829
electrón es una partícula cargada negativamente igual que el ámbar y de hecho toma su nombre de

12
00:01:34,829 --> 00:01:42,170
la palabra griega para ámbar que es electrón. La carga del electrón se representa con la letra e

13
00:01:42,170 --> 00:01:54,590
en valor absoluto y vale 1,609 por 10 elevado a menos 19 coulombs. Coulomb es la unidad de carga

14
00:01:54,590 --> 00:01:59,750
eléctrica y esta va a ser la unidad fundamental de la carga, es decir, la carga más pequeña

15
00:01:59,750 --> 00:02:06,549
que existe y además la fracción más pequeña de carga posible, es decir, la carga puede

16
00:02:06,549 --> 00:02:14,650
ser esta o el doble o el triple, pero no puede ser 1,5 veces esta porque significaría tener

17
00:02:14,650 --> 00:02:20,930
media partícula de estas y eso no es posible. Este concepto se llama cuantización de la

18
00:02:20,930 --> 00:02:35,240
carga cuantización al darse cuenta de que estos sistemas se atraían y se repelían podemos hacer

19
00:02:35,240 --> 00:02:41,360
una analogía con lo que ocurre con el campo gravitatorio si tenemos una carga por ejemplo

20
00:02:41,360 --> 00:02:50,080
positiva y tenemos otra carga positiva se puede medir experimentalmente que cuando estas cargas

21
00:02:50,080 --> 00:02:58,139
están separadas a una distancia r, existe una fuerza entre ellas que si esta carga de aquí le llamamos carga 1

22
00:02:58,139 --> 00:03:09,020
y esta carga de aquí le llamamos carga 2, si hacemos un vector que vaya desde 1 hasta 2 y llamamos a este vector vector r

23
00:03:09,020 --> 00:03:19,520
y hacemos un vector unitario siguiendo esta misma dirección, r gorrito, tendremos que la fuerza que hace 1 sobre 2

24
00:03:20,080 --> 00:03:39,060
1 sobre 2, es una cierta constante K por el producto de las cargas, carga 1 y carga 2, entre la distancia al cuadrado, el módulo de este vector R,

25
00:03:39,060 --> 00:03:46,740
y por este vector R gorrito, vamos a poner R1,2 para que quede claro que va desde 1 hasta 2

26
00:03:46,740 --> 00:03:56,629
y esta es la ecuación para la fuerza que siente la carga 2, que será una fuerza así.

27
00:03:57,229 --> 00:04:03,340
¿Cómo sabemos que es una fuerza así? Porque esta K es un número positivo,

28
00:04:04,319 --> 00:04:10,979
esta Q1 es un número positivo porque la carga es positiva, Q2 es positivo porque la carga es positiva,

29
00:04:10,979 --> 00:04:15,599
r cuadrado, r es positiva porque es una distancia pero además r cuadrado es positiva

30
00:04:15,599 --> 00:04:19,639
por lo tanto todo esto es positivo y va en la dirección de r1,2 es decir

31
00:04:19,639 --> 00:04:23,439
hacia allá, si hacemos lo mismo pero

32
00:04:23,439 --> 00:04:26,579
utilizamos las cargas al revés

33
00:04:26,579 --> 00:04:31,560
es decir miramos la fuerza que hace 2 sobre 1 tendremos que

34
00:04:31,560 --> 00:04:35,199
hacer un vector que vaya desde 2 hasta 1

35
00:04:35,199 --> 00:04:38,339
y que llamaremos r

36
00:04:38,339 --> 00:04:49,759
2,1, un vector unitario que vaya desde 2 hasta 1, que llamaremos R gorrito 2,1, y esta fuerza

37
00:04:49,759 --> 00:04:59,079
será una fuerza tal que así. Podemos observar que tanto la fuerza que he pintado de color

38
00:04:59,079 --> 00:05:06,019
rojo como la fuerza que he pintado de color azul tienen el mismo módulo, porque sería

39
00:05:06,019 --> 00:05:11,379
la K, la distancia es la misma y carga 1 y carga 2 como se están multiplicando aunque las cambie

40
00:05:11,379 --> 00:05:18,040
da igual. La diferencia es que este R12 y el R21 van a ser el mismo vector pero hacia adelante o

41
00:05:18,040 --> 00:05:26,040
hacia atrás. Entonces estas fuerzas F21 y F12 son fuerzas de acción y reacción. Es la acción y la

42
00:05:26,040 --> 00:05:34,019
reacción o bien acción y la reacción. Hablemos un poquito sobre este parámetro K. Este parámetro K

43
00:05:34,019 --> 00:05:44,439
en el vacío es 9 por 10 elevado a 9 newton metro cuadrado dividido entre

44
00:05:44,439 --> 00:05:51,470
colombia al cuadrado insisto eso es en el vacío esta constante k se puede

45
00:05:51,470 --> 00:05:56,129
escribir también en función de otra constante que es se puede escribir de

46
00:05:56,129 --> 00:06:14,410
esta manera, 4pi epsilon sub cero, donde epsilon sub cero se llama permitividad eléctrica

47
00:06:14,410 --> 00:06:30,420
del vacío. Esta constante epsilon sub cero toma el valor de 8,85 por 10 elevado a menos

48
00:06:30,420 --> 00:06:38,920
12, coulombios cuadrado entre newton y metro al cuadrado. Esta permitividad, insisto, es

49
00:06:38,920 --> 00:06:45,240
la del vacío porque si estas cargas estuviesen inmersas en un medio que no fuese vacío tendrían

50
00:06:45,240 --> 00:06:50,540
una permitividad distinta. Si estuviésemos en un medio distinto tendríamos que poner

51
00:06:50,540 --> 00:07:00,680
una K diferente que sería 4pi, epsilon sub 0 hasta aquí igual y epsilon sub r. Esta

52
00:07:00,680 --> 00:07:16,720
epsilon sub r la llamamos permitividad relativa, eléctrica también relativa. ¿Qué significa

53
00:07:16,720 --> 00:07:22,420
relativa? Significa que para el vacío esta permitividad va a ser 1 y para los diferentes

54
00:07:22,420 --> 00:07:30,949
medios en los que podamos sumergir esto va a ir cambiando. La permitividad relativa del vacío es

55
00:07:30,949 --> 00:07:42,819
1, se observa que la permitividad relativa del aire es 1,0006 que más o menos vamos a decir que es 1

56
00:07:42,819 --> 00:07:52,800
y por ejemplo si lo sumergimos en el agua la permitividad relativa es 80,2 cuando el agua

57
00:07:52,800 --> 00:07:59,920
está a 20 grados. Esta permitividad relativa no tiene unidades y nos indica que por ejemplo

58
00:07:59,920 --> 00:08:04,839
en el agua que tiene una permitividad de 80 la fuerza eléctrica entre estas dos cargas

59
00:08:04,839 --> 00:08:11,779
va a ser menor. Finalmente veamos qué ocurre si ponemos una carga negativa en lugar de

60
00:08:11,779 --> 00:08:20,149
una de las positivas. Vamos a representar este dibujo, lo voy a hacer aquí más pequeño,

61
00:08:20,730 --> 00:08:27,930
Tendríamos una carga positiva, tendríamos una distancia r y tendríamos una carga negativa.

62
00:08:28,470 --> 00:08:32,090
¿Qué va a ocurrir cuando yo utilice exactamente la misma fórmula que tengo aquí?

63
00:08:32,950 --> 00:08:41,490
Pondremos la k, pondremos carga 1 que es positiva, pondremos carga 2 que es negativa y pondremos r cuadrado que es positivo.

64
00:08:41,490 --> 00:08:44,909
Por lo tanto, todo este término de adelante va a ser negativo.

65
00:08:44,909 --> 00:09:02,539
Esto es, si yo tengo el vector R21, que es así, obtendré una fuerza que en lugar de ser como antes, hacia allá, va a ser hacia acá, F21 o F12, en este caso F21.

66
00:09:02,539 --> 00:09:10,840
observamos que por lo tanto si las dos cargas son positivas nos han dado fuerzas que van cada

67
00:09:10,840 --> 00:09:15,500
una hacia un lado se repele mientras que si una carga es positiva y la otra es negativa nos ha

68
00:09:15,500 --> 00:09:20,899
dado una fuerza que hace que la negativa vaya hacia la positiva si hubiésemos mirado la positiva

69
00:09:20,899 --> 00:09:26,159
veríamos que también se acerca por lo tanto se atraen si ambas fuesen negativas como esto sería

70
00:09:26,159 --> 00:09:31,019
un signo menos y esto sería un signo menos el producto sería positivo y también se repelería

71
00:09:31,019 --> 00:09:37,320
y esta es la fuerza electrostática que se ejercen dos cargas.