1 Prof.Titular Ing. Jorge A. Maidana CAMPOS ELECTROMAGNETICOS Interacción Eléctrica DEPARTAMENTO DE FISICA Cátedras: Física General - Física II FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS QUÍMICAS Y NATURALES UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES

2 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica El átomo y sus partículas La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. ATOMO DE HELIO ELECTRON PROTON NEUTRON Modelo atómico de Rutherford: En el año 1911 demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. Modelo atómico Bohr; En 1913 Niels Bohr propuso tomando como base el Rutherford un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. El núcleo contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas sin carga eléctrica, los neutrones.

3 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica El átomo y sus partículas número másico A. La suma de el número de protones y el número de neutrones de un átomo, siendo la masa de un protón aproximadamente igual a la de un neutrón, recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. número atómico Z. El número de protones de un átomo o número atómico caracteriza a cada elemento y se representa con la letra Z. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. número másico A. La suma de el número de protones y el número de neutrones de un átomo, siendo la masa de un protón aproximadamente igual a la de un neutrón, recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. número atómico Z. El número de protones de un átomo o número atómico caracteriza a cada elemento y se representa con la letra Z. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. número atómico número másico Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico. Z Los isótopos se representan indicando el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento. número atómico número másico Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico. Z Los isótopos se representan indicando el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.

4 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Constituyentes de la materia Partícula Masa (kg) Carga (C) electrón electrón 9.10x 10 -31 -1.6x 10 -19 protón protón 1.67x 10 -27 +1.6x 10 -19 neutrón neutrón 1.67x 10 -27 0 Z = número electrones = número protones A = número protones + neutrones Z = número electrones = número protones A = número protones + neutrones neutro Un átomo es neutro ya que tiene el mismo número de electrones que de protones Ión positivo Ión positivo : Atomo al que le faltan electrones Ión negativo Ión negativo: Atomo que tiene electrones añadidos neutro Un átomo es neutro ya que tiene el mismo número de electrones que de protones Ión positivo Ión positivo : Atomo al que le faltan electrones Ión negativo Ión negativo: Atomo que tiene electrones añadidos

5 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Constituyentes de la materia Representación de la estructura interna de un átomo de He-4. Quark Un Quark es una partícula elemental y componente fundamental de la materia. hadrones Los quarks se combinan para formar partículas compuestas llamadas hadrones, como los protones y los neutrones (los más estables) componentes de los núcleos atómicos. Quark Un Quark es una partícula elemental y componente fundamental de la materia. hadrones Los quarks se combinan para formar partículas compuestas llamadas hadrones, como los protones y los neutrones (los más estables) componentes de los núcleos atómicos. estructura nuclear estructura de los núcleos atómicos Física Nuclear nucleones El conocimiento de la estructura nuclear o estructura de los núcleos atómicos es uno de los elementos clave de la Física Nuclear que estudia en principio, las interacciones de los constituyentes de los núcleos: los nucleones (Protones y Neutrones formados, por los Quarks), Leptones Existen otras seis partículas elementales como los Leptones (electrón, muón, tau, con sus respectivos neutrinos). (arriba), (abajo), (extraño), (encanto), (superior(inferior) Se conocen seis tipos de quarks: up (arriba), down (abajo), strang (extraño), charm (encanto), top (superior) y bottom (inferior) PROTONELECTRONNEUTRON

6 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Modelo Estándar LeptonesQuarks FamiliasNombreSímboloNombreSímbolo 1a1a electróneupu neutrino e e downd 2a2a muón µ charmc neutrino µ µ stranges 3a3a tau  topt neutrino   bottomb fermiones.principio de exclusión de Pauliteorema de la estadística del spin En los términos del modelo estándar todas las partículas de materia son fermiones. Por esta razón, siguen el principio de exclusión de Pauli de acuerdo con el teorema de la estadística del spin, y es lo que causa su calidad de materia. Partículas fundamentales del Modelo Estándar antipartículas leptones (electrón, muón, tau, y sus neutrinos ). Aparte de sus antipartículas asociadas, el modelo estándar explica un total de doce tipos diversos de partículas de materia. Seis de éstos se clasifican como quarks (up, down, strange, charm, top y bottom), y los otros seis como leptones (electrón, muón, tau, y sus neutrinos ).

7 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Carga Eléctrica Electrostática Electrostática = estudio de las cargas eléctricas en reposo Unidad de carga Unidad de carga = carga del electrón e= 1.602177x 10-19 C Electrostática Electrostática = estudio de las cargas eléctricas en reposo Unidad de carga Unidad de carga = carga del electrón e= 1.602177x 10-19 C Conservación de la carga La carga ni se crea ni se destruye se transfiere. Entre átomos Entre moléculas Entre cuerpos Conservación de la carga La carga ni se crea ni se destruye se transfiere. Entre átomos Entre moléculas Entre cuerpos Cuantización de la carga La carga de un cuerpo aumenta y disminuye en cantidades discretas o “cuanto” no en cantidades continuas La cantidad y unidad del cuanto corresponde a la que asume la carga elemental Cuantización de la carga La carga de un cuerpo aumenta y disminuye en cantidades discretas o “cuanto” no en cantidades continuas La cantidad y unidad del cuanto corresponde a la que asume la carga elemental Principios fundamentales

8 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Carga Eléctrica Al acercar la esferita cargada a la varilla esta adquiere la misma carga y la repele. Varilla de plástico, paño de lana y trozos de papel Varilla y esfera de plástico, paño de lana Varilla de vidrio, paño fibra de PVC y trozos de papel Al acercar la varilla cargada a los trocitos de papel estos se polarizan, se reorientan y finalmente atraídos por la varilla

9 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Carga Eléctrica

10 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Ley de Coulomb Fuerza entre cargas de igual y diferente signo Fuerza entre cargas de igual y diferente signo. LEY DE COULOMB “La fuerza de interacción electroestática entre dos partículas cargadas es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La dirección está dada por la recta que las une y su sentido es de repulsión si las cargas tienen el mismo signo y de atracción si las cargas son de distintos signos” LEY DE COULOMB “La fuerza de interacción electroestática entre dos partículas cargadas es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La dirección está dada por la recta que las une y su sentido es de repulsión si las cargas tienen el mismo signo y de atracción si las cargas son de distintos signos” Fuerza de Interacción Electroestática + -- - + + +

11 La fuerza entre cargas puntuales está dirigida a lo largo de la línea que las une. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa y proporcional al producto de las cargas. La fuerza es repulsiva si las cargas son de igual signo y atractiva si son diferentes. Fuerza ejercida por q 1 sobre q 2 será: La fuerza entre cargas puntuales está dirigida a lo largo de la línea que las une. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa y proporcional al producto de las cargas. La fuerza es repulsiva si las cargas son de igual signo y atractiva si son diferentes. Fuerza ejercida por q 1 sobre q 2 será: DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Ley de Coulomb Fuerza de Interacción Electroestática Donde: es la constante de Coulomb. la permitividad del vacío. la distancia entre ellas. Donde: es la constante de Coulomb. la permitividad del vacío. la distancia entre ellas. q2q2 y x q1q1

12 Campo Eléctrico. El espacio físico en donde una carga eléctrica experimenta una fuerza recibe el nombre de Campo Eléctrico. Campo es igual a la deformación del espacio causada por un cuerpo cargado. Se puede representar mediante líneas llamadas “líneas de fuerza”. El vector campo en un punto es tangente a la línea de campo Dos líneas de campo nunca pueden cruzarse. La densidad de líneas es proporcional a la intensidad del campo eléctrico. A grandes distancias las líneas son las de una carga puntual. Campo Eléctrico. El espacio físico en donde una carga eléctrica experimenta una fuerza recibe el nombre de Campo Eléctrico. Campo es igual a la deformación del espacio causada por un cuerpo cargado. Se puede representar mediante líneas llamadas “líneas de fuerza”. El vector campo en un punto es tangente a la línea de campo Dos líneas de campo nunca pueden cruzarse. La densidad de líneas es proporcional a la intensidad del campo eléctrico. A grandes distancias las líneas son las de una carga puntual. DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Campo Eléctrico

13 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Fuerza eléctrica debido a un Campo Eléctrico De conocerse los valores de la fuerza y de la carga de prueba,“La intensidad del campo eléctrico en un punto cualquiera es igual a la fuerza eléctrica observada en ese punto, dividido por el valor de la carga de prueba” La fuerza que experimenta una carga de prueba en un punto de un campo eléctrico, es igual al producto del valor de la carga por el de la intensidad del campo eléctrico en dicho punto. En la figura se observan las fuerzas F y F´ que experimentan la carga positiva q 1 ubicada en el punto A y la negativa q 2 ubicada en B. q2q2 E F q0q0 q1q1

14 Comparando con la ley de Coulomb se obtiene el campo eléctrico asociado a una carga puntual. Si la fuerza sobre una carga q 1 se debe a su proximidad con un campo asociado a una segunda carga q 2, se tiene una fuerza de interacción que puede calcularse según F = q.E, indistintamente para cualquiera de las cargas: DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Campo Eléctrico de una carga puntual

15 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Campo Eléctrico debido a dos cargas puntuales q1q1 q2q2 E1E1 E2E2 E + - P El campo eléctrico de una distribución de cargas en un punto del espacio, es la suma vectorial de las contribuciones individuales de los campos asociados a cada una de las cargas en el punto considerado.

16 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Cargas puntuales + - + ++

17 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Movimiento de una carga en Campo Eléctrico uniforme X S Y O v L a vovo  A + + + + + + + + + + + - - - - - D B C d

18 Movimiento de caída libre de una carga positiva: Cuando la aceleración a= 0, se alcanza la velocidad final v f2 Combinando (1) y (2) se tiene: E E q q DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Cuantización de la carga: Millikan F f1 F f2 FBFB FBFB FeFe FWFW FWFW Movimiento de subida de una carga positiva debido a un campo E: La velocidad final o límite v f1 se alcanza cuando la aceleración a = 0 Siendo Carga ( q) de la gota de aceite

19 P (x, y, z)E q 0 trabajo (+ ó -) “Si en el punto P (x, y, z) de un campo E existe una carga q 0, esta se constituye en una reserva de energía, y esa energía será igual al trabajo (+ ó -) que deberá ser realizado para ubicar a la carga en ese punto” “ Se define POTENCIAL ELECTRICO V(x, y, z) como el TRABAJO por unidad de carga que debe realizarse para llevarla desde el infinito hasta ese punto ” P (x, y, z)E q 0 trabajo (+ ó -) “Si en el punto P (x, y, z) de un campo E existe una carga q 0, esta se constituye en una reserva de energía, y esa energía será igual al trabajo (+ ó -) que deberá ser realizado para ubicar a la carga en ese punto” “ Se define POTENCIAL ELECTRICO V(x, y, z) como el TRABAJO por unidad de carga que debe realizarse para llevarla desde el infinito hasta ese punto ” “ El potencial del punto P debe ser el mismo cualquiera sea el camino a lo largo del cual este punto sea alcanzado ” EL POTENCIAL ELECTRICO ES UNA PROPIEDAD LOCAL DEL CAMPO ELECTRICO “ El potencial del punto P debe ser el mismo cualquiera sea el camino a lo largo del cual este punto sea alcanzado ” EL POTENCIAL ELECTRICO ES UNA PROPIEDAD LOCAL DEL CAMPO ELECTRICO DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Potencial Eléctrico Z Y X E dl ∞ q0q0

20 Para el caso de un campo de una carga puntual: Para el caso de un campo uniforme se tiene: DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Potencial Eléctrico E V2V2 V1V1 V1V1 y x1x1 x2x2 d x

21 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Superficies equipotenciales La superficie equipotencial, en cada uno de sus puntos, es siempre perpendicular a la dirección del campo eléctrico. + + - Campo Eléctrico Uniforme Campo Eléctrico carga puntual Campo Eléctrico de un dipolo

22 P 1 V 1 P 2 V 2 Si un ion se mueve del punto P 1 V 1 a al punto P 2 V 2 por el principio de conservación La energía total de una partícula moviéndose en un campo eléctrico es P 1 P 2 El trabajo hecho sobre la partícula al moverse de P 1 a la posición P 2 es: v E V2V2 V2V2 V1V1 V1V1 v2v2 v2v2 v1v1 v1v1 P1P1 P1P1 P2P2 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Relaciones energéticas en un Campo Eléctrico

23 0 V 2 Tomando el valor 0 para el potencial V 2 ; los iones parten del reposo ( v 1 = 0); la masa y carga constantes se tiene: “ El volt es la diferencia de potencial a trav é s de la cual una carga de un coulomb debe moverse para ganar una cantidad de energ í a igual a un joule ” Expresión de la energía cinética adquirida por una partícula cuando se mueve a través de una diferencia potencial. v E P1P1 P1P1 P2P2 v 1 = 0 V 1 =V V 2 =0 v 2 = v DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Relaciones energéticas en un Campo Eléctrico

24 δ+δ+ δ-δ- DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Dipolo Eléctrico Polarizaci ó n de un átomo bajo la acci ó n de un campo el é ctrico externo E Nube electrónica Protón Electrón δ-δ- δ+δ+ E

25 a r 2 - r 1 r1r1 r2r2 r q-q- q+q+ P θ Dipolo Eléctrico: sistema Dipolo Eléctrico: es un sistema conformado por dos cargas iguales y de signo contrario separadas por un pequeña distancia. Momento dipolar eléctrico (p): qa Momento dipolar eléctrico (p): es una magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la distancia que las separa a, cuya dirección va de la carga negativa a la positiva. Dipolo Eléctrico: sistema Dipolo Eléctrico: es un sistema conformado por dos cargas iguales y de signo contrario separadas por un pequeña distancia. Momento dipolar eléctrico (p): qa Momento dipolar eléctrico (p): es una magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la distancia que las separa a, cuya dirección va de la carga negativa a la positiva. DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Dipolo Eléctrico Dos cargas aisladas iguales y signo contrario no constituye un dipolo. Campo Eléctrico y Superficies Equipotenciales

26 momento dipolar: El término momento dipolar puede referirse al: Momento Dipolar Eléctrico (p).Momento Dipolar Eléctrico (p). Momento dipolar magnético (m).Momento dipolar magnético (m). Momento Dipolar Químico (μ).Momento Dipolar Químico (μ). Momento Dipolar Eléctrico (p): Es una magnitud vectorial de módulo igual al producto de la carga q por la distancia "a" que las separa, con dirección de la carga negativa a la positiva: Momento dipolar magnético (m): Los dipolos se pueden caracterizar por su momento dipolar, una cantidad vectorial, cuando por un circuito C circula una corriente I, se define como el momento dipolar magnético a la integral ( m ): Momento Dipolar Químico (μ): Es un vector con dirección hacia el átomo más electronegativo del enlace (de positivo a negativo) producto entre la distancia "d" que separa a las cargas (longitud del enlace) y el valor de las cargas iguales y opuestas en un enlace químico. Es una la medida de la intensidad de la fuerza de atracción entre dos átomos y expresa la asimetría de la carga eléctrica en un enlace químico. Se mide en Debyes (1 D = 1 A. 1 ues). Interacción Eléctrica Momento dipolar DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM)

27 el enlace H-Bres polar densidad de carga negativadensidad de carga positiva Decimos que el enlace H-Br es polar y que, aunque la molécula globalmente es neutra, por su distribución asimétrica de cargas queda una densidad de carga negativa sobre el Br, representada como δ(-), y una densidad de carga positiva sobre el hidrógeno δ(+). dipolo eléctricomomento dipolar En este enlace se genera un dipolo eléctrico de momento dipolar p=q.a el enlace H-Bres polar densidad de carga negativadensidad de carga positiva Decimos que el enlace H-Br es polar y que, aunque la molécula globalmente es neutra, por su distribución asimétrica de cargas queda una densidad de carga negativa sobre el Br, representada como δ(-), y una densidad de carga positiva sobre el hidrógeno δ(+). dipolo eléctricomomento dipolar En este enlace se genera un dipolo eléctrico de momento dipolar p=q.a Dipolos permanentes Una molécula que presenta una distribución asimétrica de sus electrones aunque su carga total es neutra (igual número de protones que de electrones) se dice polar con un momento dipolar permanente. Alrededor de uno de sus átomos se concentra una densidad de carga negativa, en tanto en el otro, desprovistos parcialmente de sus electrones, una densidad de carga positiva. eso hace que la molécula sea polar y se comporte como un dipolo. DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Moléculas Polares HBr la nubeelectrónica quedará distribuida de forma asimétrica. En una molécula, por ejemplo, de HBr, al ser el bromo más electronegativo que el hidrógeno, atrae hacia sí los electrones del enlace químico y la nube electrónica quedará distribuida de forma asimétrica. δ- δ+

28 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Moléculas Polares Analicemos dos moléculas simples, la de hidrógeno H 2 y la de fluoruro de hidrógeno HF (gas). Ambas tienen forma lineal (todas las moléculas con solo dos átomos son lineales) pero entre ellas hay una gran diferencia. La molécula de hidrógeno está formada por dos átomos de este elemento unidos por un enlace covalente puro, es decir ambos átomos comparten por igual los electrones de enlace. Enlace H-H covalente puro En el HF, el átomo de flúor al ser mas electronegativo que el hidrógeno retiene mas tiempo en sus cercanías los electrones compartidos y el enlace resulta covalente polar. Al haber una mayor concentración de carga negativa en las inmediaciones del átomo de flúor, y por idéntica razón mayor carga positiva alrededor el átomo de hidrógeno, la molécula se polariza eléctricamente Enlace H-F covalente polar δ- δ+

29 En el CLORURO de HIDRÓGENO, el Cl es más electronegativo que el H porque su núcleo, con 17 cargas positivas, atrae a los e - compartidos con el H con más fuerza que el núcleo del H, con una sola carga positiva, por lo tanto, los e - compartidos por covalencia estarán más próximos al Cl que al H. DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Moléculas Polares Cl H p δ-δ- δ+δ+ Acido Clorh í drico δ-δ- δ+δ+

30 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Moléculas Polares p1p1 p2p2 p 104º Mol é cula de agua En el caso de la molécula de agua, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno una densidad de carga positiva. Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno. La carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes.

31 DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Moléculas Polares p1p1 p2p2 p=0 Dióxido de carbono dióxido de carbonodiferencia de electronegatividad geometría lineal El dióxido de carbono, cuyos enlaces son polares porque existe una diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el carbono (electronegatividad del oxígeno 3,5; electronegatividad del carbono 2,5). Sin embargo, a pesar de la polaridad de los enlaces, puesto que se trata de dos momentos dipolares del mismo módulo pero distinto sentido, la molécula tiene un momento dipolar global nulo (ya que presenta geometría lineal), tal como se representa. p C O Monóxido de carbono δ+δ+ δ-δ- CO

32 Movimiento de un dipolo en un campo el é ctrico uniforme Movimiento de un dipolo en un campo el é ctrico no uniforme E F F´ F F E F F FF F F DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Movimientos de un dipolo

33 Si se coloca un dipolo en un campo eléctrico E uniforme, ambas cargas (+ q y - q ), separadas una distancia a, experimentan fuerzas de igual magnitud y de sentido opuesto F y - F, en consecuencia, la fuerza neta es cero y no hay aceleración lineal pero hay un torque neto: Así, un dipolo eléctrico sumergido en un campo eléctrico externo E, experimenta un torque que tiende a alinearlo con el campo p -F F E a senθ θ trabajo E p El trabajo (positivo o negativo) que un agente externo hace para cambiar la orientación del dipolo en el campo queda almacenado como energía potencial E p Como solo interesan los cambios de energía potencial, si θ inicial= 90º se obtiene: DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTAD DE CS. EX. QCAS. Y NATURALES Universidad Nacional de Misiones (UNaM) Interacción Eléctrica Torque de un Dipolo

34 FIN Intereacción eléctrica BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: [1] SEARS, W.; ZEMANKY, M.; YUONG, H y FREEDMAN, R. (2004) Física Universitaria. Volumen 2. Pearson Educación. México. [2] SEARS, F. (1972) Electricidad y magnetismo. Fundamentos de Física II. Editorial Aguilar. Madrid. [3] ALONSO, M. y FINN, E. (1970) Física. Vol II: Campos y ondas. Fondo Educativo Interamericano. U.S.A. [4] FISICA II. Apuntes de cátedra. FCEQyN. UNaM. FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS QUÍMICAS Y NATURALES UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES