Electroestatica

Contenido

• Carga eléctrica

• Estructura de la materia

• Partículas subatómicas

• Ion positivo

• Ion negativo

• Electroestática

• Tres formas de cargar un cuerpo, ejemplos.

• Conductor

• Aislante

• Ley de Coulomb

Carga Electrica

Una de las principales características de la carga

eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total

de un sistema aislado siempre se conserva. Es

decir, la suma algebraica de cargas positivas y negativas presente en cierto instante

no varía. Qi=Qf

La carga eléctrica es de naturaleza discreta,

fenómeno demostrado experimentalmente por

Robert Millikan

Estructura de la Materia

La materia es todo aquello que tiene masa y que, por lo tanto, ocupa un volumen.

Desde hace muchos años, una de las grandes preocupaciones de los científicos ha sido

poder conocer la constitución de la materia para poder llegar a predecir su comportamiento. Los avances

experimentales y teóricos del siglo XX nos han permitido conocer mejor la estructura

interna.

Así, sabemos que toda materia está formada por un conjunto de átomos que, a su vez, están

constituidos por las llamadas partículas subatómicas, como son: los electrones, los

protones y los neutrones.

Carga Electrica

En física, la carga eléctrica es

una propiedad intrínseca de

algunas partículas subatómicas que

se manifiesta mediante atracciones

y repulsiones que determinan las

interacciones,

electromagnéticas entre ellas.

La materia cargada eléctricamente

es influida por los campos

electromagnéticos, siendo a su vez,

generadora de ellos. La interacción

entre carga y campo eléctrico

origina una de las cuatro

interacciones: la interacción

electromagnética. Desde el punto de

vista del modelo estándar la carga

eléctrica es una medida de la

capacidad de la partícula para

intercambiar fotones.

Estructura de la Materia

Proton: es una partícula subatómica con una carga eléctrica de una unidad

fundamental positiva, el protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo

de los átomos.

Neutrón: es un barión neutro formado por dos quarks Down y un quark up. Forma,

junto con los protones, los núcleos atómicos. Su masa es muy similar a la

del protón.

Electrón: es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los

electrones rodean el núcleo atómico, compuesto fundamentalmente de

protones y neutrones.

Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento

genera corriente eléctrica en la mayoría de los metales.

Particulas Subatomicas

Una partícula subatómica es una partícula más pequeña

que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta, a su vez, por

otras partículas subatómicas, como son los quarks, que componen los protones y neutrones. No

obstante, existen otras partículas subatómicas, tanto compuestas como elementales, que no son

parte del átomo, como es el caso de los neutrinos y

bosones

Ion Positivo

. Son especialmente frecuentes e importantes los que forman la

mayor parte de los metales.

Son átomos que han perdido electrones, como el oro son

átomos con una deficiencia de electrones en los orbitales más

externos. Los elementos que normalmente presentan mayor

facilidad para ionizarse positivamente, es decir, los

elementos que normalmente tienden a perder electrones son los metales, aunque también se

da esta cualidad en los no metales y en los elementos frontera del

bloque.

El tamaño de los cationes es menor que el de los átomos neutros y de

los aniones debido a su pérdida de electrones de su capa más

externa.

Ion Negativo

Los iones negativos son electrones que flotan en el ambiente, listos para causar una reacción entre

diferentes componentes químicos. Una función importante de los

iones negativos es permitir a nuestro cuerpo absorber oxígeno mientras respiramos Cuando los

átomos tienen un número deficiente de electrones para

compensar la carga positiva del núcleo, se les llama iones

negativos o aniones.

Cuando los átomos tienen un número deficiente de electrones para

compensar la carga positiva del núcleo, se les llama iones

negativos o aniones.

Electroestática

La electrostática es la rama de la física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los

cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas

eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas

dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema.

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas

subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan

las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida

por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos

Tres Formas de Cargar

un Cuerpo

Electrización por contacto Se puede cargar un cuerpo con sólo

tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el

mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga

positiva, el primero también queda con carga positiva.

Cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se

distribuye entre los dos y, de esta manera, los dos cuerpos quedan

cargados con el mismo tipo de carga.

La figura muestra un electroscopio. Al tocar con un cuerpo cargado la esfera

superior, la carga penetra hasta las láminas, éstas al adquirir la misma

carga se repelen y se separan.

Tres Formas de Cargar

un Cuerpo

Electrización por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente

neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con

carga positiva y el otro con carga negativa. Si frotas una barra de vidrio con un paño

de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.

Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del

paño a al lápiz.

Al frotar un cuerpo fuertemente con un paño, este se carga positiva o negativamente

dependiendo de su tendencia a perder o ganar electrones respectivamente. Por

ejemplo al frotar una barra de vidrio, ésta se cargará positivamente.

Tres Formas de Cargar

un Cuerpo

Electrización por inducción: Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer

a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica

entre las cargas del primero y el cuerpo neutro. Como resultado de esta relación, la

redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo

electrizado se acercan a éste. En este proceso de redistribución de cargas, la

carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado

positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo

electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

Conductor

Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como

el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también

poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo,

el agua de mar) o cualquier material enestado de plasma.

Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor

es la plata, pero debido a su elevado precio, los materiales empleados habitualmente son el cobre (en forma

de cables de uno o varios hilos), o el aluminio; metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de

la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas

aéreas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión.1 A diferencia de lo que mucha gente cree,

el oro es levemente peor conductor que el cobre, sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores

eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión.

Aislante

Aislante hace referencia a cualquier material que impide la transmisión de la energía en cualquiera de sus formas:

con masa que impide el transporte de energía. Son materiales cuyo electrones se hayan fuertemente ligados

al núcleo, impidiendo el transporte de carga con facilidad Los materiales empleados como aislantes

siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 ×

1024veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Aunque no existen cuerpos absolutamente aislantes o conductores, sino

mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos, forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del

hombre determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran

en tensión, pueden producir una descarga

Ley de Coulomb

En la década de 1780 el físico francés Charles Coulomb investigó la relación cuantitativa de las fuerzas eléctricas

entre objetos cargados. Su ley la demostró usando una balanza de torsión , que él mismo inventó, identificando cómo varía la fuerza eléctrica en función de la magnitud

de las cargas y de la distancia entre ellas.

La Ley de Coulomb expresa que: 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.

La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentra las cargas

Encontró que las fuerzas de atracción (entre cargas opuestas) y de repulsión (entre cargas del mismo signo)

son proporcionales al producto de sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia

que las separa.