Tema 4

ELECTRICIDAD

1. Otra propiedad de la materia: la electricidad.

• Tales de Mileto (640-546 a.C.) observó que un trozo de ámbar (elektron en griego), previamente frotado con una tela, atraía plumas pequeñas y trocitos de paja.

• William Gilbert, a finales del siglo XVI, clasificó las sustancias en conductoras y aislantes, comprendió la diferencia entre electricidad y magnetismo y explicó el comportamiento de las brújulas.

• Charles du Fay, en 1733, sugiere la existencia de dos tipos de electricidad a las que llama vítrea y resinosa.

• En 1746, Peter van Musschenbroek, que trabajaba en la Universidad de Leiden (Holanda), consiguió almacenar electricidad en una botella con agua: botella de Leyden.

El signo de la electricidad:

• Benjamin Franklin, siglo XVIII, sugirió un modelo basado en la existencia de un fluido eléctrico, para explicar lo que en la época se conocía de la electricidad: propuso que todos los cuerpos tienen una cantidad “normal” de fluido eléctrico y que cuando se frotaban, parte de él pasaba de uno a otro.

• Un cuerpo quedaba cargado con cierta electricidad positiva, y el otro con la misma cantidad negativa. Decidió de forma arbitraria llamar positiva a la electricidad vítrea de Du Fay y negativa a la resinosa.

2. El descubrimiento del electrón

• El experimento de Thomson: En 1897 el físico inglés estudiaba el comportamiento de ciertos gases, a muy baja presión, cuando se encontraban entre dos placas metálicas cargadas con signos contrarios.

• El recipiente se llama tubo de rayos catódicos.

• Las placas cargadas se llaman electrodos.

• Electrodo negativo: cátodo.• Electrodo positivo: ánodo.

Thomson dedujo que se emitía una radiación constituida por partículas con masa y carga negativa, a la que llamó .rayos catódicos

• Los rayos catódicos eran exactamente iguales, independientemente de la sustancia gaseosa del recipiente.

• Estas partículas, por tanto, se encontraban en el interior de toda la materia. Recibieron el nombre de electrones .

• Toda la materia contiene partículas portadoras de la electricidad.

• La electricidad es una propiedad de toda la materia.

• La electrización de la materia se debe a la transferencia de electrones de un cuerpo a otros.

11. Un cuerpo con exceso de electrones: carga negativa.12. Un cuerpo que pierde electrones: carga positiva.

Explicación de la electrización por frotamiento

3. La carga eléctrica. Interacciones entre cargas.

• Para medir la electricidad definimos la carga eléctrica cuya unidad en el SI es el culombio (C).

• Principio de conservación de la carga: en un sistema aislado, la carga neta se conserva.

• Campo eléctrico: espacio que tiene sus propiedades alteradas por la presencia de un campo eléctrico. Se representa por las llamadas líneas de fuerza:

Interacciones entre cargas. La ley de Coulomb.

• Cualquier carga eléctrica atrae o repele a todas las que le rodean.• La fuerza con que interaccionan (se atraen o se repelen) dos cuerpos

cargados es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

• F es la fuerza (atractiva o repulsiva) expresada en newtons.• q1y q2 son las cargas en culombios

• d distancia en metros.• K constante de proporcionalidad, que el vacío es 9·109

221

d

qqKF

⋅⋅=

La ley de Coulomb

La carga y la masa del electrón

• Es frecuente utilizar la carga del electrón como unidad elemental decarga.

• Carga de un electrón:

• Masa de un electrón:

Cqe19106,1 −⋅=

kgme3110109,9 −⋅=

4. Instrumentos de detección y medida

• Medida de la interacción eléctrica: BALANZA DE TORSI”N

Identificación y medida de la carga eléctrica

• Electroscopio: aparato que se utiliza para medir la carga eléctrica.

• Se puede utilizar de dos formas:

5. La electrización en nuestra vida

• La naturaleza eléctrica de los rayos

• Es una de las descargas electrostáticas de mayor intensidad

• Se originan cuando hay zonas con diferente carga eléctrica dentro de una nube, entre dos nubes o entre una nube y la superficie de la Tierra