Carga eléctrica: conceptos e historia de la electrización

Carga eléctrica

• Profesor: Marco Aurelio Navarro
• Estudiante: Juan Camilo Ríos Tarazona.
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La electricidad

• - En la Grecia clásica se estudio un fenómeno que hacia que un fenómeno atrajera a otro.
• - Thales de Mileto por medio de experimentos comprobó que el ámbar después de ser frotado con piel de animal atraía algunas semillas.
• - en el siglo XVI el físico inglés William Gilbert descubrió 2 tipos de materiales, un tipo era la que adquiría el vidrio, electricidad vítrea, y otro la correspondiente al ámbar y otros cuerpos
• semejantes a la que denominó electricidad resinosa.
• - 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.

La electrización

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• ---Cuando sentimos electricidad por un peine o cuando tomamos la manijas de un carro al bajarnos de un carro, ese feonomeno se llama electrización.
• la electrización esta relacionada al tipo de material, lo cuerpos estan formados por atomos, y estos estan formados por protones (particulas de carga positiva), electrones (particulas de carga negativa), neutrones (de carga neutra).
• --- Se puede observar que:
• ✓ 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 electricas

• Benjamín Franklin, quien realizó distintos descubrimientos en el campo de la electricidad, 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 interaccion responde a la ley de los signos, si tienen signos diferentes se atraen y si tienen signos iguales se repelen .
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Conservacion de carga

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• Este principio 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.
• 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. Como la unidad de carga en el SI es el culombio (C) su equivalencia con la carga del electrón es:
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Conductores y aislantes

• Existen materiales que no se trasmiten electricidad Entre ellos se encuentran 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. En este caso se dice que los medios son conductores. 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. Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la electrónica.
• Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la electrónica. Desde un punto de vista atómico, en un conductor los electrones se encuentran ligados con menor firmeza, por lo cual pueden moverse con mayor libertad dentro del material.

Carga por contacto y carga por inducción

• Es posible cargar un cuerpo por contacto o por induccion
• --carga por contacto: cuando se junta u cuerpo electrizado con no sin enegia se produce un cambio de electrones por ejemplo: cuando se frota un esfero plástico y lo acercas a algunos trozos de papel, estos se adhieren al esfero, pero al cabo de unos segundos, se desprenden.
• FIGURA 1 --carga por induccion: cuando unimos un cuerpo con carga o otro sin este tendra carga positiva en una de sus partes, esto se debe a que el conductor atraen los mismos signos y repelen los signos contrarios.
• FIGURA 2
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Polarización de la carga

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• En el ejemplo de la carga por inducción se ilustró el proceso de polarización para el caso de los materiales conductores. En el cual se pudo concluir que, 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. El efecto de este proceso se denomina polarización y se representa en la siguiente figura.

La ley de Coulomb

• El físico francés Charles Coulomb , utilizando una balanza de torsión, estudió las fuerzas con las que se atraían o repelían los cuerpos cargados. Estas fueron sus conclusiones:
• ❖ Las fuerzas eléctricas aparecen sobre cada una de las dos cargas que interactúan, y son de igual magnitud e igual línea de acción, pero de sentidos opuestos.
• ❖ Las fuerzas eléctricas dependen de los valores de las cargas. Cuanto mayor sean esos valores, mayor será la fuerza con la que se atraen o repelen.
• ❖ Las fuerzas eléctricas dependen de la distancia que separa las cargas: cuanto mayor sea esa distancia, menor será la fuerza entre ellas.
• ❖ Las fuerzas eléctricas dependen del medio en el que están situadas las cargas. No es igual la fuerza entre dos cargas cuando están en el vacío que cuando están en otro medio material, como el aceite o el agua.
• Las fuerzas eléctricas de atracción o de repulsión entre dos cargas puntuales, q 1 y q 2 , es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
• Esta ley se expresa como: La constante K es la constante electrostática, se expresa en N . m 2 /C 2 y su valor depende del medio material en cual se encuentran las cargas. En el vacío la constante electrostática tiene un valor de K = 9 x 10 9 N . m 2 /C 2 . El enorme valor de la constante electrostática nos indica que las fuerzas eléctricas son intensas. Si la fuerza tiene signo menos, indica una fuerza de atracción entre las dos cargas y si es de signo positivo indica una fuerza de repulsión.

La fuerza eléctrica en otros materiales

• La fuente electrica depende de la constante electroestatica K, y esta depende del material donde se encuentre, fue aseignada una constante K para el vacío y en terminos practicos es la misma para el aire.
• FIGURA 1 ==>
• La constante k es la constante dieléctrica del medio material y no tiene unidades. En la tabla se muestran algunos valores para la constante dieléctrica.
• FIGURA 2 ==>
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