Learning Objective 8.1.A: Describe the electric force that results from the interactions between charged objects or systems.
- 8.1.A.1 Charge is a fundamental property of all matter.
- 8.1.A.1.i Charge is a scalar quantity and is described as positive or negative.
- 8.1.A.1.ii The magnitude of the charge of a single electron or proton, the elementary charge $e$, can be considered to be the smallest indivisible amount of charge.
- 8.1.A.1.iii The charge of an electron is $-e$ and the charge of a proton is $+e$, and a neutron has no electric charge.
- 8.1.A.1.iv A point charge is a model in which the physical size of a charged object or system is negligible in the context of the situation being analyzed.
- 8.1.A.2 Coulomb's law describes the electrostatic force between two charged objects as directly proportional to the magnitude of each of the charges and inversely proportional to the square of the distance between the objects.
- Relevant equation: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
- 8.1.A.3 The direction of the electrostatic force depends on the signs of the charges of the interacting objects and is along the line of separation between the objects.
- 8.1.A.3.i Two objects with charges of the same sign exert repulsive forces on each other.
- 8.1.A.3.ii Two objects with charges of opposite signs exert attractive forces on each other.
- 8.1.A.4 Electric forces are responsible for some of the macroscopic properties of objects in everyday experiences. However, the large number of particle interactions that occur make it more convenient to treat everyday forces in terms of nonfundamental forces called contact forces, such as normal force, friction, and tension.
Learning Objective 8.1.B: Describe the electric and gravitational forces that result from interactions between charged objects with mass.
- 8.1.B.1 Electrostatic forces can be attractive or repulsive, while gravitational forces are always attractive.
- 8.1.B.2 For any two objects that have mass and electric charge, the magnitude of the gravitational force is usually much smaller than the magnitude of the electrostatic force.
- 8.1.B.3 Gravitational forces dominate at larger scales even though they are weaker than electrostatic forces, because systems at large scales tend to be electrically neutral.
Learning Objective 8.1.C: Describe the electric permittivity of a material or medium.
- 8.1.C.1 Electric permittivity is a measurement of the degree to which a material or medium is polarized in the presence of an electric field.
- 8.1.C.2 Electric polarization can be modeled as the induced rearrangement of electrons by an external electric field, resulting in a separation of positive and negative charges within a material or medium.
- 8.1.C.3 Free space has a constant value of electric permittivity, $\varepsilon_0$, that appears in physical relationships.
- 8.1.C.4 The permittivity of matter has a value different from that of free space that arises from the matter's composition and arrangement.
- 8.1.C.4.i In a given material, electric permittivity is determined by the ease with which electrons can change configurations within the material.
- 8.1.C.4.ii Conductors are made from electrically conducting materials in which charge carriers move easily; insulators are made from electrically nonconducting materials in which charge carriers cannot move easily.
Boundary statement: AP Physics C: Electricity & Magnetism only expects students to make calculations of the electric force between four or fewer interacting charged objects or systems. The analysis of the resulting electric force from more charges is allowed in situations of high symmetry. Note that students are expected to calculate the electric fields of charge distributions, as described in Topics 8.4 and 8.6.
Objetivo de aprendizaje 8.1.A: Describir la fuerza eléctrica que resulta de las interacciones entre objetos o sistemas cargados.
- 8.1.A.1 La carga es una propiedad fundamental de toda la materia.
- 8.1.A.1.i La carga es una cantidad escalar y se describe como positiva o negativa.
- 8.1.A.1.ii La magnitud de la carga de un solo electrón o protón, la carga elemental $e$, puede considerarse como la cantidad más pequeña e indivisible de carga.
- 8.1.A.1.iii La carga de un electrón es $-e$ y la carga de un protón es $+e$, mientras que un neutrón no tiene carga eléctrica.
- 8.1.A.1.iv Una carga puntual es un modelo en el que el tamaño físico de un objeto o sistema cargado es despreciable en el contexto de la situación que se está analizando.
- 8.1.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 relevante: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
- 8.1.A.3 La dirección de la fuerza electrostática depende de los signos de las cargas de los objetos interactuantes y actúa a lo largo de la línea de separación entre ellos.
- 8.1.A.3.i Dos objetos con cargas del mismo signo ejercen fuerzas repulsivas entre sí.
- 8.1.A.3.ii Dos objetos con cargas de signos opuestos ejercen fuerzas atractivas entre sí.
- 8.1.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 8.1.B: Describir las fuerzas eléctricas y gravitacionales que resultan de las interacciones entre objetos cargados con masa.
- 8.1.B.1 Las fuerzas electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas, mientras que las fuerzas gravitacionales siempre son atractivas.
- 8.1.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.
- 8.1.B.3 Las fuerzas gravitacionales dominan a escalas grandes incluso though son más débiles que las fuerzas electrostáticas, porque los sistemas a grandes escalas tienden a ser eléctricamente neutrales.
Objetivo de aprendizaje 8.1.C: Describir la permitividad eléctrica de un material o medio.
- 8.1.C.1 La permitividad eléctrica es una medida del grado en que un material o medio se polariza ante la presencia de un campo eléctrico.
- 8.1.C.2 La polarización eléctrica puede modelarse como la 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.
- 8.1.C.3 El espacio libre tiene un valor constante de permitividad eléctrica, $\varepsilon_0$, que aparece en relaciones físicas.
- 8.1.C.4 La permitividad de la materia tiene un valor diferente al del espacio libre que surge de la composición y disposición de la materia.
- 8.1.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.
- 8.1.C.4.ii Los conductores están hechos de materiales conductoras eléctricamente en los que los portadores de carga se mueven fácilmente; los aislantes están hechos de materiales no conductores eléctricamente en los que los portadores de carga no pueden moverse fácilmente.
Enunciado sobre límites: AP Physics C: Electricidad y Magnetismo solo espera que los estudiantes realicen cálculos de la fuerza eléctrica entre cuatro o menos objetos o sistemas interactuantes. El análisis de la fuerza eléctrica resultante de más cargas está permitido en situaciones de alta simetría. Tenga en cuenta que se espera que los estudiantes calculen los campos eléctricos de distribuciones de carga, como se describe en los Temas 8.4 y 8.6.



