Objetivo de aprendizaje 10.1.A: Describir la fuerza eléctrica que resulta de las interacciones entre objetos o sistemas cargados.
- 10.1.A.1 La carga es una propiedad fundamental de toda la materia.
- 10.1.A.1.i La carga se describe como positiva o negativa.
- 10.1.A.1.ii La magnitud de la carga de un solo electrón o protón, la carga elemental $e$, puede considerarse como la cantidad indivisible más pequeña de carga.
- 10.1.A.1.iii La carga de un electrón es $-e$, la carga de un protón es $+e$, y un neutrón no tiene carga eléctrica.
- 10.1.A.1.iv Una carga puntual es un modelo en el cual el tamaño físico de un objeto o sistema cargado es despreciable en el contexto de la situación que se está analizando.
- 10.1.A.2 La ley de Coulomb describe la fuerza electrostática entre dos objetos cargados como directamente proporcional a la magnitud de cada una de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los objetos.
- Ecuación: $\left|\vec{F}_E\right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{\left|q_1 q_2\right|}{r^2} = k\dfrac{\left|q_1 q_2\right|}{r^2}$
- 10.1.A.3 La dirección de la fuerza electrostática depende de los signos de las cargas de los objetos que interactúan y es paralela a la línea de separación entre los objetos.
- 10.1.A.3.i Dos objetos con cargas del mismo signo ejercen fuerzas de repulsión mutua.
- 10.1.A.3.ii Dos objetos con cargas de signos opuestos ejercen fuerzas de atracción mutua.
- 10.1.A.4 Las fuerzas eléctricas son responsables de algunas de las propiedades macroscópicas de los objetos en experiencias cotidianas. Sin embargo, el gran número de interacciones de partículas que ocurren hace que sea más conveniente tratar las fuerzas cotidianas en términos de fuerzas no fundamentales llamadas fuerzas de contacto, tales como la fuerza normal, la fricción y la tensión.
Objetivo de aprendizaje 10.1.B: Describir las fuerzas eléctricas y gravitacionales que resultan de las interacciones entre objetos cargados con masa.
- 10.1.B.1 Las fuerzas electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas, mientras que las fuerzas gravitacionales siempre son atractivas.
- 10.1.B.2 Para cualquier par de objetos que tienen masa y carga eléctrica, la magnitud de la fuerza gravitacional suele ser mucho menor que la magnitud de la fuerza electrostática.
- 10.1.B.3 Las fuerzas gravitacionales dominan a escalas grandes aunque son más débiles que las fuerzas electrostáticas, porque los sistemas a gran escala tienden a ser eléctricamente neutros.
Objetivo de aprendizaje 10.1.C: Describir la permitividad eléctrica de un material o medio.
- 10.1.C.1 La permitividad eléctrica es una medida del grado en que un material o medio se polariza en presencia de un campo eléctrico.
- 10.1.C.2 La polarización eléctrica puede modelarse como el reordenamiento inducido de electrones por un campo eléctrico externo, lo que resulta en una separación de cargas positivas y negativas dentro de un material o medio.
- 10.1.C.3 El vacío tiene un valor constante de permitividad eléctrica, $\varepsilon_0$, que aparece en relaciones físicas.
- 10.1.C.4 La permitividad de la materia tiene un valor diferente al del vacío que surge de la composición y disposición de la materia.
- 10.1.C.4.i En un material dado, la permitividad eléctrica está determinada por la facilidad con la que los electrones pueden cambiar de configuración dentro del material.
- 10.1.C.4.ii Los conductores están hechos de materiales eléctricamente conductores en los que los portadores de carga se mueven fácilmente; los aislantes están hechos de materiales eléctricamente no conductores en los que los portadores de carga no se mueven fácilmente.
Enunciado de límite: AP Física 2 solo espera que los estudiantes realicen cálculos de la fuerza eléctrica entre cuatro o menos objetos o sistemas cargados que interactúan. El análisis de la fuerza eléctrica resultante de más cargas está permitido en situaciones de alta simetría.
