AULALIBRE
LA CARGA ELECRICA
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 UNA PROPIEDAD VITAL.
CHARLES DU FAY ESTUDIO LAS INTERACCIONES REPULSIVAS DE LA ELECTRICIDAD Y ENCONTRÓ QUE MATERIALES ELECTRIZADOS DEL MISMO TIPO SE REPELÍAN.
LA ELECTRIZACION
EL COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO DE LOS CUERPOS ESTA ÍNTIMAMENTE RELACIONADO CON LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA.LOS CUERPOS ESTÁN FORMADOS POR ÁTOMOS QUE POSEEN ELECTRONES(NEUTRO),PROTONES(+) Y NEUTRONES(-).
AL SOMETER UN CUERPO A LA FROTACIÓN CON UNA BARRA DE VIDRIO O PLÁSTICO ELECTRIZADOR ESE CUERPO PUEDE GANAR ELECTRONES O PERDERLOS.
CARGAS ELECTRICAS
BENJAMÍN FRANKLIN PROPUSO QUE LAS FUERZAS EJERCIDAS ENTRE CUERPOS ELECTRIZADOS ERAN ACCIONES A DISTANCIA,UNAS DE TRACCIÓN Y OTRAS DE REPULSIÓN, CUYA OCURRENCIA DEPENDÍA DEL TIPO DE ELECTRIZACION DE DICHOS CUERPOS.
LA TRANSFERENCIA Y LA INTERACCIÓN ENTRE LAS CARGAS DE LOS ÁTOMOS PRODUCEN LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS, LOS CUERPOS QUE TIENEN CARGA ELÉCTRICA DEL MISMO SIGNO SE REPELEN Y LOS CUERPOS QUE TIENEN CARGA DE DIFERENTE SIGNO SE ATRAEN.
CONSERVACION 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 LOS ELECTRONES SE ENCUENTRAN DÉBILMENTE UNIDOS AL ÁTOMO. ES DECIR 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.
LA CARGA ELÉCTRICA ESTA CUANTIZADA, ES DECIR EXISTE UNA CANTIDAD MÍNIMA DE CARGA Y LA CARGA EXISTENTE EN CUALQUIER CUERPO ES UN MÚLTIPLO DE ESTA CANTIDAD.
CONDUCTORES Y AISLANTES
EXISTEN MEDIOS MATERIALES EN LOS QUE LAS CARGAS ELÉCTRICAS NO SE TRANSMITEN, ESTAS SUSTANCIAS SON DENOMINADAS AISLANTES O DIELÉCTRICOS EN ESTOS LOS ELECTRONES SE ENCUENTRAN LIGADOS MUY FIRMEMENTE A LOS NÚCLEOS.
HAY OTROS MATERIALES EN LOS QUE LAS CARGAS ELÉCTRICAS SE TRANSMITEN CON FACILIDAD, ESTOS SE LLAMAN CONDUCTORES Y SUS ELECTRONES SE ENCUENTRAN LIGADOS CON MENOR FIRMZA.
ALGUNOS ELEMENTOS PRESENTAN UNA OPOSICIÓN INTERMEDIA ENTRE LOS AISLANTES Y LOS CONDUCTORES, PERO DISTINTA. A ESTOS ELEMENTOS SE LES DENOMINA SEMICONDUCTORES Y EN ELLOS LA EXISTENCIA DE ELECTRONES LIBRES ES MÍNIMA.
CARGA POR CONTACTO Y CARGA POR INDUCCION
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 ELECTRIZACION DE ESTE ULTIMO.
CARGA POR INDUCCIÓN: AL APROXIMAR UN CUERPO CARGADOS A OTRO CUERPO, PREFERIBLEMENTE CONDUCTOR, QUE NO ESTA CARGADO, ESTE CUERPO SE POLARIZA, ES DECIR, UNA DE SUS PARTES SE CARGA POSITIVAMENTE Y LA OTRA NEGATIVAMENTE.
POLARIZACIÓN DE LA CARGA
CUANDO UN CUERPO NEUTRO REORGANIZA SUS CARGAS POR ACCIÓN O POR INFLUENCIA DE UN CUERPO CARGADO, SE DICE QUE EL CUERPO ESTA POLARIZADO.
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 SE UBIQUEN LO MAS CERCA POSIBLE DEL OBJETO CARGADO POSITIVAMENTE A ESTE EFECTO SE LE DENOMINA POLARIZACIÓN.
FUERZA ENTRE CARGAS
LA LEY DE COULOMB
EL FÍSICO FRANCÉS CHARLES COULOMB UTILIZANDO UNA BALANZA DE TORSIÓN ESTUDIO LAS FUERZAS CON LAS QUE SE ATRAÍAN O REPELÍAN LOS CUERPOS CARGADOS. ESTA LEY PERMITE CALCULAR LA INTENSIDAD DE FUERZA DE ATRACCIÓN O REPULSIÓN DE DOS CARGAS PUNTUALES.
LA FUERZA ELECTRICA EN OTROS MATERIALES
LA FUERZA ELÉCTRICA DEPENDE DE LA CONSTANTE ELECTROSTÁTICA, LA CONSTANTE PRESENTA VARIACIONES NOTABLES DE TAL FORMA QUE LA FUERZA ELECTROSTÁTICA ENTRE LOS CUERPOS CARGADOS PRESENTA VARIACIONES.
MEDIDA DE LA FUERZA ELECTROSTATICA
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. SI SE ELECTRIFICA LA ESFERA NEGATIVAMENTE POR CONDUCCIÓN,AL ACERCARLE UNA BARRA DE VIDRIO CARGADA,SE PUEDE VERIFICAR QUE LA ESFERA ABANDONA SU POSICIÓN DE EQUILIBRIO.
POR TANTO ES POSIBLE OBTENER EXPERIMENTALMENTE EL VALOR DE LA FUERZA ELECTROSTÁTICA EJERCIDA SOBRE UN PÉNDULO ELECTROSTÁTICO, SI SE MIDE EL PESO DE LA ESFERA Y LA AMPLITUD DEL ANGULO QUE FORMA EL HILO CON LA VERTICAL.
CAMPO ELÉCTRICO Y POTENCIAL ELECTRICO
CAMPO ELÉCTRICO
CUANDO SE HABLA DE CAMPO PASAMOS A OTRA FORMA DE CONCEBIR EL FENÓMENO ELÉCTRICO,YA QUE NO SE CONSIDERAN FUERZAS A DISTANCIA SINO QUE, EN PRESENCIA DE UNA CARGA,EL ESPACIO SE MODIFICA, DE TAL MANERA QUE SI COLOCAMOS PEQUEÑAS CARGAS SIGUEN UNA DIRECCIÓN DETERMINADA, ESTA DEFORMACIÓN O ALTERACIÓN DEL ESPACIO SE DENOMINA CAMPO ELÉCTRICO.
LAS LINEAS DE FUERZA
SON LAS LINEAS QUE SE UTILIZAN PARA REPRESENTAR GRAFICAMENTE UN CAMPO ELECTRICO, LAS CUALES SON TANGENTES,EN CADA PUNTO, A LA INTENSIDAD DEL CAMPO.
INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO
PARA IDENTIFICAR UN CAMPO ELÉCTRICO SE UTILIZA UNA MAGNITUD FÍSICA DENOMINADA INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO. LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO SE EXPRESA COMO: E=F/q COMO LA FUERZA ES UN VECTOR,EL CAMPO ELÉCTRICO TAMBIÉN LO ES, POR TANTO, EL VALOR DEL VECTOR CAMPO ELÉCTRICO ES IGUAL A LA FUERZA QUE EN DICHO PUNTO EXPERIMENTA UNA CARGA ELÉCTRICA POSITIVA. LA DIRECCIÓN Y EL SENTIDO DEL VECTOR CAMPO ELÉCTRICO COINCIDEN CON LA DIRECCIÓN Y EL SENTIDO DE LA FUERZA QUE ACTÚA SOBRE LA CARGA.
POTENCIAL ELECTRICO
ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
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 TIENE EL POTENCIAL DE REALIZAR UN TRABAJO.
POTENCIAL ELECTRICO
EL POTENCIAL ELECTRICO ES UNA MAGNITUD ESCALAR, CUYO VALOR DEPENDE DE LA POSICION DEL PUNTO CONSIDERADO. LA UNIDAD DEL POTENCIAL ELECTRICO EN EL SI ES EL VOLTIO (V).
CAMPO ELECTRICO UNIFORME
CONSIDERA DOS PLACAS PARALELAS SI SE PONE UNA CARGA DE PRUEBA EN UN PUNTO SITUADO ENTRE LAS PLACAS, DICHA CARGA QUEDARA SUJETA A LA ATRACCIÓN DE LA FUERZA, DEBIDO AL CAMPO ELÉCTRICO ORIGINADO POR LAS PLACAS EN EL ESPACIO QUE EXISTE ENTRE ELLAS. DE TAL MANERA QUE LA CARGA SE DESPLAZARA PERPENDICULARMENTE A LA SUPERFICIE DE LAS PLACAS ALEJÁNDOSE DE LAS PLACAS POSITIVAS Y ACERCÁNDOSE A LAS PLACAS NEGATIVAS, POR LO TANTO SE CONCLUYE QUE EL CAMPO ELÉCTRICO EXISTE ENTRE ESTAS PLACAS.
ALGUNAS APLICACIONES ELECTROSTATICAS
BLINDAJE ELECTROSTATICO
LOS CONDUCTORES HUECOS SE EMPLEAN PARA PROTEGER ARTEFACTOS DE LOS EFECTOS ELÉCTRICOS; PARA ELLO SE ENCIERRAN DENTRO DE UNA CUBIERTA METÁLICA, DE MODO QUE SE PRODUCE UN BLINDAJE ELECTROSTÁTICO. EXPERIMENTALMENTE, ESTE FENÓMENO SE PUEDE COMPROBAR POR MEDIO DE LA JAULA DE FARADAY.
EL GENERADOR DE VAN DER GRAFF
ES UNA MAQUINA ELECTROSTÁTICA CREADA POR EL FÍSICO NORTEAMERICANO ROBERT VAN DER GRAFF ESTE APARATO FUNCIONA POR MEDIO DE UNA BANDA DE CAUCHO, UNAS POLEAS,UNA ESFERA METÁLICA GRANDE, UN SOPORTE AISLANTE Y UN CILINDRO.ESTE GENERADOR ES EMPLEADO PARA ACELERAR PARTÍCULAS ATOMÍSTICAS EN LOS LABORATORIOS DE INVESTIGACIÓN.
EL EXPERIMENTO DE MILLIKAN
ES UNO DE LOS EXPERIMENTOS MAS IMPORTANTES DE LA FÍSICA, CALCULO LA CARGA DEL ELECTRÓN AL ANALIZAR SU MOVIMIENTO DENTRO DE UN CAMPO ELÉCTRICO CONSTANTE.
CAPACITANCIA DE UN CONDUCTOR: CONDENSADORES
CUANDO A UN CONDUCTOR SE LE PROPORCIONA UNA CARGA, ESTE ADQUIERE UN POTENCIAL QUE ES CONSTANTE EN TODA SU SUPERFICIE. AL CAMBIAR EL VALOR DE SU CARGA, EL VALOR DEL POTENCIAL TAMBIÉN VARIA, LO CUAL SE EXPRESA COMO: q=C.V
DONDE C ES LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD DEL CONDUCTOR DENOMINADA CAPACITANCIA ELÉCTRICA DEL CONDUCTOR.
EN 1746 EL CIENTIFICO HOLANDES PETRUS VAN LOGRO ALMACENAR CARGA ELECTRICA EN UNA BOTELLA LOGRANDO CONSTRUIR EL PRIMER CONDENSADOR DE CARGA ELÉCTRICA AL QUE LLAMO BOTELLA DE LEYDEN. UN CONDENSADOR ES UN SISTEMA DE DOS CONDUCTORES MUY PRÓXIMOS QUE PUEDEN ADQUIRIR CARGAS IGUALES Y DE SIGNO CONTRARIO.
EN LAS TELECOMUNICACIONES LOS CONDENSADORES SON UTILIZADOS PARA LA GENERACIÓN Y CAPTACIÓN DE ONDAS DE RADIO.