ELECTROSTATICA

ELECTROSTÁTICA

La electrostática es la rama de la electricidad encargada de estudiar las cargas electrostáticas en reposo. Todos los cuerpos que nos rodean están compuestos por materia, la cual a su vez está conformada por pequeñas partículas que son visibles a simple vista, llamadas átomos. Los átomos tienen electrones que contienen carga eléctrica negativa, protones que poseen carga eléctrica positiva y por los neutrones que no tienen carga eléctrica.

·       Cuando un átomo neutro pierde electrones adquiere una carga positiva dando lugar a un John positivo.

·       Cuando  un átomo neutro gana electrones adquiere una carga negativa dando lugar a un John negativo.

·       Cuando 2 materias se ponen en contacto los electrones unidos débilmente pueden transferirse de un material a otro, de tal manera que un cuerpo se puede electrizar; esta electrificación de dio precisamente porque los electrones pasan de un cuerpo de otro.

Un cuerpo neutro (no electrizado) el número de protones es igual a los electrones.

·       Cuando se da la transferencia de electrones el cuerpo que pierde electrones presenta un exceso de protones, es decir, queda electrizado positivamente es obvio que el otro cuerpo quedara electrizado negativamente y tendrá así un exceso de electrones.

Formas de electrizar un cuerpo:

Ø Frotamiento: se presenta cuando 2 cuerpos se frotan entre sí o por la fricción que existe entre ellos.

Ø Contacto: consiste en simplemente tocar los 2 cuerpos entre sí.

Ø Inducción: ocurre cuando un cuerpo excedido en carga eléctrica se acerca a otro sin tener que presentar contacto directo entre ellos.

Unidades que se utiliza para medir las cargas eléctricas

La unidad que se utiliza para medir las cargas eléctricas en el sistema internacional (SI) se llama Coulomb (C) y se define como la cantidad de electrones que posee en exceso un cuerpo con respecto a lo que posee en su estado neutro. La equivalencia en electrones es la siguiente.

1C = 6.25 x 10¹⁸  electrones

Clasificación de los materiales

Existen materiales en nuestro entorno que al estar formados por átomos contienen protones y electrones, a pesar de esta característica común entre ellos, no presentan la misma propiedad de poder conducir la electricidad.

Cuando varios átomos se reúnen para formar ciertos sólidos como los metales, los electrones de las órbitas más lejanas no permaneces unidos en sus respectivos átomos y adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido, Estas partículas se denominan electrones libres por lo tanto los materiales que poseen electrones libres es posible que su carga eléctrica sea transportada por medio de ellos por lo tanto decimos que estas sustancias son conductores eléctricos.

ü Materiales conductores: es una material por el cual se transfiere la carga fácilmente; ejemplo: agua salada, cobre, hierro, aluminio, zinc, etc.

ü Aislante: es un material que se resiste al flujo de la carga; ejemplo: madera, tela, papel, plástico, látex, etc.

ü Semiconductor: es un material intermedio en su capacidad para llevar o transportar carga; ejemplo: silicio, germanio, boro, fosfato, etc.

¿Cómo se puede inducir la carga en un objeto?

Existe electrización o carga por inducción cuando un cuerpo con carga eléctrica se aproxima a otro neutro causando una redistribución en las cargas de este. Para completar el proceso de carga por inducción se debe conectar brevemente el objeto a “tierra” y luego retirar el cuerpo cargado. La inducción transmite carga.
La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que esta neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.

LEY DE COULOMB

Charles coulomb en 1984 desarrolla la balanza de torsión para medir la variabilidad de la fuerza en términos de separación y de la cantidad de carga.

La balanza de torsión tiene su fundamento en el péndulo de torsión está constituida por un material elástico sometido a torsión. Cuando se le aplica una torsión el material reacciona con un par torsor contrario o recuperado. Fue diseñada originalmente por el geólogo británico John Michell, y mejorada por el químico y físico de la misma nacionalidad Henry Cavendish. El instrumento fue inventado de forma independiente por el físico francés Charles-Agustín de coulomb en el año de 1777 que lo empleo para medir la atracción eléctrica y magnética.

La separación R de 2 objetos cargados es la distancia en línea recta entre sus centros. De la cantidad de carga que puede pensarse que es el exceso dado por el número de protones en el cuerpo.

Coulomb determina que la fuerza de atracción o repulsión de 2 objetos es inversamente proporcional al cuadro de su distancia de separación. En otras palabras la distancia entre 2 objetos cargados se reduce a la mitad la carga de atracción y repulsión entre ellos se cuadra duplicará.
En la época de coulomb no se comprendía claramente el concepto de cantidad de carga, en la actualidad sus conclusiones se establecen en la ley de coulomb que dice “la fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre 2 cargas puntuales  q₁ y q₂ es directamente proporcional al producto de la cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa”.