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La Carga Eléctrica

La Electricidad

Tales de Mileto realizo experimentos en los cuales demostró que el ámbar, después de ser frotado con la piel de un animal, atraía ciertas semillas. Tales creía que el ámbar tenia propiedad vital

Gilbert descubrió que existían dos tipos de carga: un tipo era la que adquiría el vidrio, electricidad vítrea, y otra la correspondiente al ámbar y otros cuerpos semejantes a a que denominó electricidad resinosa

La Electrización

El comportamiento eléctrico de los cuerpos está íntimamente relacionado con la estructura de la materia. Los cuerpos están formados por entidades llamadas átomos. En los átomos existen partículas que poseen carga positiva ( protones ), carga positiva ( electrones ) y otras partículas cuya carga es neutra (neutrones)

Cargas Electricas

Benjamín Franklin descubrió que cuando la cantidad de la misma en un cuerpo esa superior a lo normal, este presentaba electricidad positiva (+), la adquirida por el vidrio; y cuando la misma era inferior a lo normal, el cuerpo tenía electricidad negativa (-), la adquirida por el ámbar

La magnitud física que nos indica la cantidad de esa propiedad de la materia de denomina carga eléctrica o, simplemente, carga.

Conservación de carga

Cuando la fuerza eléctrica que mantiene unidos los electrones al núcleo disminuye, la distancia entre estos y el núcleo aumenta, por lo tanto aquellos electrones que se encuentran débilmente unidos a los átomos, en algunos materiales, pueden ser liberados o transferidos a otro cuerpos. Es decir, que si un cuerpo tiene carga positiva o carga negativa es porque se ha restribuido su carga eléctrica. En estas restricciones se cumple el principio de conservación de la carga

Conductores Aislantes

En los fenómenos eléctricos se observa que el comportamiento de la materia respecto a la transmisión de electricidad es muy diverso. Existen medios materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estas sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos. Entre ellos se encuentra la seda, el vidrio, la madera, la porcelana, etc.

Por el contrario, hay otros materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad. Los medios más característicos son los metales

Carga por contacto

Al poner en contacto un cuerpo electrizado con otro sin carga eléctrica, se genera un paso de electrones entre el primer cuerpo y el segundo, produciéndose la electrización de este ultimo

Carga por inducción

Al aproximar un cuerpo cargado a otro cuerpo, preferiblemente conductor, que no está cargado, esté cuerpo e polariza, es decir, una de sus partes se carga positivamente y la otra negativamente

Polarización de la carga

Al acercar un objeto electrizado al material aislante, la carga de este actúa sobre las moléculas del aislante haciendo que se orienten y se ordenen de tal forma que sus cargas negativas e ubiquen lo más cerca posible del objeto cargado poitivamente. El efecto de este proceso se denomina polarización.

Fuerza entre cargas

La ley de Coulomb

Los cuerpos cargados experimentan una cierta interacción de atracción o de repulsión entre ellos. La fuerza que caracteriza esta interacción depende de las distancias entre los cuerpos y de la cantidad de carga eléctrica

La fuerza eléctrica en otros materiales

La fuerza eléctrica depende de la constante electrostática K, la cual se definió para el vacío y que, en términos prácticos, es la misma para el aire. Si el medio es otro, esta constante presenta variaciones notables de tal forma que la fuerza de los cuerpos presenta variaciones

Medida de la fuerza electrostática

Es posible encontrar la fuerza eléctrica entre dos cuerpos cargados, al suspender una pequeña esfera metálica en un hilo delgado y colgar el conjunto en un soporte aislante. Este conjunto se llama péndulo electrostático

Campo Eléctrico y potencial eléctrico

Campo Eléctrico

La carga crea una tensión en el campo que obliga a las pequeñas cargas a moverse hacia ella o a alejarse de ella. En donde, a mayor carga mayor es la deformación o alteración del espacio que rodea el objeto eléctricamente cargado.

Las lineas de fuerza

Las lineas de fuerza son las líneas que se utilizan para representar gráficamente un campo eléctrico, las cuales son tangentes, en cada punto, a la intensidad del campo

Intensidad del campo eléctrico

Toda carga (llamada fuente) da lugar a fuerzas sobre cargas ubicadas en su proximidad . Por lo tanto, es válido suponer que el espacio que rodea a cualquier carga fuente se caracteriza por el hecho de que cualquier carga puesta próxima a ella estará sometida a una fuerza eléctrica

Campo eléctrico originado por cargas puntuales

Para calcular la intensidad del campo eléctrico producido por una carga puntual Q en un punto P situado a una distancia r de Q, considerada una carga prueba q ubicada en P. Al ubicar la carga prueba en dicho punto, quedará sujeta a una fuerza eléctrica, cuyo valor está determinado por la ley de Coulomb

Potencial Eléctrico

Energía potencial eléctrica

Un objeto puede almacenar energía debido a su posición con respecto a algún otro objeto. A esta energía se le llama energía potencial porque en su estado almacenado más alto se encuentre un objeto, mayor es la energía potencial que tiene, pues hay mayor distancia con respecto al suelo. Al dejar el objeto en libertad, este cae hacia el suelo y disminuye su energía potencial pero aumenta su energía cinética.

Potencial Eléctrico

Cuando se trabaja con partículas cargadas en campo eléctricos, es más conveniente considerar la energía potencial por unidad de carga, a este concepto se llama potencial eléctrico

La unidad del potencial eléctrico e el SI es el voltio V que equivale a un julio sobre culombio (J/C)

Campo Eléctrico Uniforme

Considerada dos placas planas paralelas, separadas entre si una distancia d ​​​​​​, las cuales se encuentran electrizadas uniformemente con cargas de la misma norma pero de signos contrarios.

Si se pone una carga de prueba en un punto situado entre las placas, dicha carga quedará sujeta a la atracción de la fuerza F , debido al campo eléctrico originado por la placas en el espacio que existe entre ellas.

Algunas Aplicaciones Electrostáticas

Blindaje electrostático

Cuando un conductor electrizado se encuentra en equilibrio electrostático, el campo eléctrico es nulo en todos los punto internos, Si dicho conductor presenta una cavidad interna, las cargas eléctricas se reorganizan rápidamente en la superficie externa del conductor, con el fin de anular el campo eléctrico en todos los punto internos

El generador de Van der Graff

Es una maquina electrostática creada por el físico norteamericano Robert Van der Graff en 1930. Consiste en una banda de caucho que pasa por dos poleas, una de las cuales se encuentra impulsada por un motor que imprime rotación, la otra polea se encuentra ubicada en el interior de una esfera metálica grande y hueca, sostenida por un soporte aislante y cilíndrico

El Experimento De Millikan

En uno de los experimentos más importantes de la física, calculó la carga del electrón al analizar su movimiento dentro de un campo eléctrico constante, Millikan observó, a través de un microscopio, el comportamiento de finas gotas de aceite, introducidas por medio de un atomizador entre un par de placas paralelas, cuya región central ilumino. Al salir del atomizador, las gotas se cargaban eléctricamente con la boquilla y alcanzaban una velocidad, cuya medida permitía determinar la masa de cada una de las gotas