Electrostática

Electrostática

1. DEFINICIÓN

   • La electrostática es la parte de la física que estudia este tipo de comportamiento de la materia, se preocupa de la medida de la carga eléctrica o cantidad de electricidad presente en los cuerpos y, en general, de los fenómenos asociados a las cargas eléctricas en reposo.
     • • CARGA ELÉCTRICA
         • Constituye una propiedad fundamental de la materia, inherente de las partículas elementales: electrones y protones. Es aquella propiedad que adquieren los cuerpos cuando en ellos existe un exceso o defecto de electrones, y que se manifiesta mediante los efectos de atracción o repulsión.
           • • Su influencia en el espacio puede describirse con el auxilio de la noción física de campo de fuerzas.
               • Exceso de electrones: Carga eléctrica negativa
                 • Defecto de electrones: Carga eléctrica positiva
                   • Equilibrio de cargas: Carga eléctrica neutra.(n° de electrones = n° de protones)
                     • El electrón es la partícula con menor carga eléctrica y es indivisible: Por lo tanto toda carga eléctrica real debe ser un múltiplo entero de la carga eléctrica del electrón.
                       • ? = ? ∙ e
                       • ¿POR QUÉ SE ELECTRIZA UN CUERPO?
                         • Cuando frotamos dos cuerpos entre sí, uno de ellos pierde electrones y el otro los gana. Se aprecia que estos cuerpos manifiestan propiedades eléctricas, aunque éstas no son iguales. Si por algún medio podemos regresar los electrones a sus antiguos dueños, en cada cuerpo desaparecerían las propiedades eléctricas; esto explica porque ahora en los átomos de cada uno de los cuerpos el número de electrones es igual al número de protones, y en tal estado los cuerpos son neutros. “Un cuerpo se electriza simplemente si alteramos el número de sus electrones”
                           • FORMAS DE ELECTRIZACIÒN DE LA MATERIA
                             • Por frotamiento
                               • Thales de Mileto 400 a.c descubrió que al frotar el ámbar con una piel de gato adquiría una propiedad (ámbar) de atraer pequeñas partículas de papel y otros objetos (plumas, pelos, etc.), se sabe que al frotar una barra de vidrio con una tela de seda, la barra de vidrio queda cargada positivamente (pierde e-).
                                 • • Por contacto
                                     • Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro cuya carga es neutra Cuando se ponen en contacto un cuerpo cargado positiva o negativamente con otro cuerpo eléctricamente neutro, se traspasan electrones entre ellos hasta equilibrarse de tal manera que ambos quedan con el mismo tipo de carga.
                                       • • Por inducción
                                           • Cuando acercamos un cuerpo cargado llamado inductor a un conductor llamado inducido, las cargas eléctricas de éste se reacomodan de modo que las de signo contrario al inductor se sitúan más próximo a él.
                                             • • La electrización por inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas, debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente.
                                                 • PROPIEDADES DE LA CARGA ELÉCTRICA
                                                   • La carga eléctrica está cuantizada
                                                     • La carga de un cuerpo cargado siempre es un múltiplo entero de una carga elemental que corresponde a la carga del electrón que denotamos con la letra e y tiene el valor 1,610-19 C
                                                       • q = n * e-
                                                         • La carga se conserva
                                                           • En un sistema aislado, la carga total debe permanecer constante. Al electrizar un cuerpo no se está creando carga, sólo se transmite carga (electrones) de un cuerpo a otro. La carga total siempre la permanece constante.
                                                             • La carga es invariante
                                                               • Decir que la carga es invariante indica que: la carga de un electrón, de un protón o de cualquier partícula cargada permanece siempre igual, sin importar la velocidad del movimiento. En el átomo los electrones se mueven a velocidades muy grandes, a pesar de esto su carga permanece igual.
                                                                 • La menor cantidad de carga que existe en la naturaleza es la del electrón
                                                                   • Se ha demostrado que:
                                                                     • • Casos particulares
                                                                         • Cuando dos esferas conductoras ?1 y ?2 electrizadas se ponen en contacto
                                                                           • Si las esferas son de igual radio, al separarlas, las cargas se reparten equitativamente. ?1 ´′ = ?2
                                                                             • Si son de diferentes radios, al separarlas, la carga que adquiere cada una de ellas es directamente proporcional al cuadrado de sus radios
                                                                               • Si son de diferentes radios y se mantienen conectadas mediante hilos conductores muy finos y muy largos, las cargas ' 1 Q y ' 2 Q se distribuyen en forma proporcional a sus radios.
                                                                                 • PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CARGA
                                                                                   • En un sistema aislado, la carga no se crea ni se destruye, solo se transporta de un cuerpo hacia otro.
                                                                                     • • CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS SEGÚN SUS PROPIEDADES ELÉCTRICAS
                                                                                         • Conductores
                                                                                           • Son aquellos cuerpos que permiten el paso de las cargas por el interior de su masa, sin alterar sus propiedades químicas. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen electrones externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad que les otorga una gran movilidad, tal es el caso de los metales.
                                                                                             • Aislantes o Dieléctricos
                                                                                               • Son aquellos cuerpos que se caracterizan por ofrecer resistencia al paso de cargas por el interior de su masa. En las sustancias aisladoras, sin embargo, los núcleos atómicos retienen con fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa. Sin embargo, se electrizan fácilmente por frotación
                                                                                                 • Semiconductores
                                                                                                   • Son aquellos cuerpos que a determinadas condiciones se comportan como conductores y en condiciones contrarias como aisladores. Es de destacar la utilidad de los materiales semiconductores por su importancia en la fabricación de dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución tecnológica
                                                                                                     • Propiedades de los conductores
                                                                                                       • La carga estática de un cuerpo conductor se distribuye solamente en la superficie exterior. Es extraño que en el interior de un conductor no haya carga eléctrica, pero esto es posible porque al ser todas las cargas del mismo signo, todas se repelen hacia el exterior
                                                                                                         • • La carga eléctrica que se distribuye en la superficie exterior; pero se puede comprobar que en las partes convexas (puntas) hay mayor cantidad de cargas que en las partes planas.
                                                                                                             • • Si el cuerpo conductor cargado tiene una punta, la densidad de carga en la punta puede ser tan grande que las cargas pueden saltar al aire. Las moléculas de aire cargadas al ser repelidas por la misma punta producirán el llamado “viento eléctrico” que podría ser capaz de apagar una vela.
                                                                                                                 • • LEYES DE LA ELECTROSTÁTICA
                                                                                                                     • Ley Cualitativa
                                                                                                                       • Establece que cargas eléctricas de igual signo se repelen y cargas eléctricas de signo contrario se atraen.
                                                                                                                         • • Ley cuantitativa o Ley coulomb
                                                                                                                             • Establece que la fuerza eléctrica entre dos cargas separadas por una distancia determinada es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

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