Carga eléctrica: electrización y ley de Coulomb

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• GIOVANNY ANDRÉS JAIMES ORTEGON
• 11-05
• LA CARGA ELÉCTRICA

La carga eléctrica:

• La carga eléctrica:
• es una propiedad fisíca intrínseca de algunas partículas sub atómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos.
• En ella se toca temas como:
• -La electricidad -Conductores y aislantes
• -La electrización -Tipos de cargas
• -Cargas eléctricas -Polarización de la carga
• -Conservación de carga -Ley de Coulomb

La electricidad

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• Caption: William Gilbert
• En el siglo XVII, el físico inglés William Gilbert descubrió que otras sustancias también podían adquirir la propiedad reseñada. A estas sustancias las denominó sustancias eléctricas y a la propiedad la denominó electricidad, palabra que
• deriva del griego elektron (ámbar).
• Posteriormente, en 1733, el físico francés Charles du Fay, estudió las interacciones repulsivas de la electricidad, y encontró que materiales electrizados del mismo tipo se repelían. Un ejemplo de materiales que se repelen son dos varillas de plástico frotadas con piel de animal, contrario a una varilla de vidrio frotada con seda y una varilla de plástico frotada con piel de animal, ya que en este caso las varillas se atraen.

La electrización

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• Este fenomeno consiste en el poder de atracción que adquieren los objetos después de ser frotados.
• 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 negativa (electrones) y otras partículas cuya carga es
• neutra (neutrones).
• ✓ Si un cuerpo tiene carga negativa es porque ha ganado electrones de otros cuerpos y, por tanto, posee más electrones que protones.
• ✓ Si un cuerpo tiene carga positiva es porque ha cedido electrones a otros cuerpos y, por tanto, posee menos electrones que protones.

Cargas eléctricas

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• Benjamín Franklin sugirió la existencia de un único tipo de carga o fluido eléctrico. Cuando la cantidad de la misma en un cuerpo era 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 se denomina carga eléctrica o, simplemente, carga.
• La unidad de la carga eléctrica en el SI se denomina coulomb o culombio su símbolo es C.
• Se puede observar que entre las cargas eléctricas surgen fuerzas de atracción o de repulsión y el que surja una u otra clase de fuerzas se debe a la característica propia (positiva o negativa) de las cargas que interactúan.
• Cuando se acerca un cuerpo cargado eléctricamente, las cargas eléctricas dentro de la varilla se redistribuyen y se observa que las laminillas se separan. El efecto es el mismo cuando se le acerca un cuerpo cargado positivamente que cuando se le acerca un cuerpo cargado negativamente.

Conservación de carga

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• Aquellos electrones que se encuentran débilmente unidos a los átomos, en algunos materiales, pueden ser liberados o transferidos a otros cuerpos. Es decir, que si un cuerpo tiene carga positiva o carga negativa es porque se ha redistribuido su carga eléctrica.
• El principio de conservación de la carga indica que la cantidad de carga eléctrica en un sistema aislado es constante, es decir, se conserva, ya que puede presentarse un intercambio o movimiento de carga de un cuerpo a otro, pero no se crea ni se destruye.
• Por otra parte, la carga eléctrica está cuantizada. Es decir, existe una cantidad mínima de carga y la
• carga existente en cualquier cuerpo es un múltiplo de esta cantidad. La carga mínima o carga
• elemental es la carga del electrón representada por la letra e. Cualquier otra carga eléctrica, ya sea
• positiva o negativa, será igual a la carga de un número entero de electrones.

Conductores y aislantes

• Los conductores son los materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad
• Los medios conductores más característicos son los metales. Algunos elementos como el silicio o el germanio presentan una oposición intermedia entre los aislantes y los conductores, pero distinta. A estos elementos se les denomina semiconductores. El aire y la mayoría de los gases normalmente son malos conductores, ya que solo conducen electricidad en ocasiones especiales.
• Existen medios materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estas sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos la seda, el vidrio, la madera, la porcelana son ejemplos de este.
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Tipos de cargas

• Carga por contacto
• Esto se debe a la transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los tiene en mayor cantidad hacia el cuerpo que los tiene en menor proporción, manteniéndose este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.
• Carga por inducción:
• El fenómeno se debe a que el cuerpo cargado atrae las cargas de distinto signo y repele a las del mismo
• signo. Ahora, si se toca con un dedo el conductor polarizado la porción de carga negativa se desplazará a
• través de nuestro cuerpo, y de esta manera, la carga positiva se redistribuirá quedando el cuerpo cargado eléctricamente.
• Este procedimiento de cargar objetos eléctricamente se denomina carga por inducción.

Polarización de la carga

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• Cuando un cuerpo neutro reorganiza sus cargas por acción o por influencia de un cuerpo cargado, se dice que el cuerpo está polarizado. Ahora, veamos lo que sucede en el caso de los aislantes. Considera un aislante, no electrizado cuyas moléculas se encuentran distribuidas al azar. Al acercar un objeto electrizado (por ejemplo, con carga positiva) 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 se ubiquen lo más cerca posible del objeto cargado positivamente.
• Por inducción un lado del átomo o molécula se hace ligeramente mas positivo o negativo que el lado opuesto por lo que decimos que el átomo está eléctricamente polarizado. Si, por ejemplo, la barra es negativa, entonces el lado positivo del átomo o molécula se orienta hacia la barra y el lado negativo queda orientado en sentido contrario.
• Se presenta el fenómeno de polarización cuando trozos de papel neutros son atraídos por un objeto cargado o cuando se coloca un globo cargado en una pared.

Ley de Coulomb

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• La ley de Coulomb puede expresarse como:
• La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.