ELECTROSTATICA

ELECTROESTATICA.

  Se denomina electrostática a la especialización de la física centrada en el análisis de los sistemas que forman los cuerpos con carga eléctrica en equilibrio. Estos cuerpos, al tener carga eléctrica, provocan reacciones de rechazo y atracción, generándose los llamados fenómenos electrostáticos.

CARGA ELÉCTRICA.

La Carga Eléctrica es aquella propiedad de determinadas partículas subatómicas que se produce cuando se relacionan unas con otras, esta interacción es electromagnética y se hace con las cargas positivas y negativas de la partícula. Cualquier elemento considerado materia tiene un conjunto de cargas, positivas, negativas y fraccionadas (Quarks), existe un movimiento de las partículas que contiene este elemento y genera a su vez un campo electromagnético que es interactivo con su entorno, lo que lo rodea también tiene electromagnetismo por lo que la interacción entre campos es constante.

La Carga Eléctrica es una unidad del Sistema Internacional de Unidades, se define como:

“La cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un determinado conductor eléctrico durante el lapso de un segundo y cuando la corriente eléctrica es de un amperio.”

Existen dos tipos de cargas eléctricas, cargas positivas y cargas negativas, según la Ley de Coulomb, se establece que las cargas iguales se repelen, las cargas diferentes se atraen.

COMO ELECTRIZAR UN CUERPO

Un cuerpo eléctricamente neutro se electriza cuando gana o pierde electrones. Para que esto ocurra, debe existir un flujo de cargas desde o hacia el cuerpo. Existen tres formas de electrizar un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de la carga y la regla fundamental de la electrostática.

Frotamiento

En la electrización por fricción, el cuerpo menos conductor saca electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado negativamente, y el que pierde electrones queda cargado positivamente. En el caso del teflón, como todas las cintas quedan con cargas de igual signo, estas se repelen entre sí.

CONTACTO

Al tocar un cuerpo conductor con otro cuya carga neta es no nula o al unirlos mediante un cable, aquel cuerpo que presente un exceso relativo de electrones, los transferirá al otro. Al finalizar la transferencia ambos cuerpos quedan con carga del mismo signo. En la imagen se observa el proceso de carga de una esfera inicialmente neutra cuando se pone en contacto con una barra cargada negativamente. Se puede notar que la transferencia de cargas a la esfera equivale a anular sus cargas positivas.

INDUCCIÓN

Al acercar un cuerpo cargado (inductor) a un conductor neutro, los electrones de este último se mueven de tal manera que se alejan o aproximan al cuerpo cargado siguiendo la regla fundamental de la electrostática, de tal manera que el conductor queda inducido. 
Si el cuerpo inducido se pone en contacto con tierra, adquiere carga porque los electrones se mueven desde o hacia tierra. Si se retira el contacto y luego se aleja el cuerpo inductor, el cuerpo, que inicialmente estaba 
neutro, quedará electrizado con carga distinta a la del inductor.

LEY DE COULOMB

Mediante una balanza de torsión. La ley de Coulomb señala que la fuerza F (en newtons, N) con que dos carga eléctricas q1 y q2 (en culombios, C) se atraen o se repelen es proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (en metros, m) que las separa.

 En la fórmula, k es una constante conocida como constante de Coulomb o constante eléctrica del medio en el que se encuentren las cargas.

 En el vacío y en el Sistema Internacional de unidades vale K = 9 x 10^-9N m2/C2 (9 por 10 elevado a menos 9).

 Su unidad es newtons x metros cuadrados partido por culombios al cuadrado.

 Si las dos cargas tienen igual signo, la fuerza es positiva y las dos cargas se repelen (fuerza de repulsión, como es el caso de la imagen de arriba). Si las cargas son de signos opuestos, la fuerza es negativa y las dos cargas se atraen (fuerza de atracción).

 La fuerza de Coulomb es una de las dos fuerza fundamentales que se nota en una escala macroscópica, la otra es la gravedad.

MATERIALES CONDUCTORES DE ELECTRICIDAD.

No todos los materiales permiten el paso de la corriente eléctrica. Hay materiales por los que los electrones no pueden circular y otros por los que los electrones fluyen con mucha facilidad. Conocer estos materiales va a serte útil para fabricar componentes eléctricos.

CONDUCTORES.

Los conductores son aquellos materiales que contienen electrones que pueden moverse libremente. Son los materiales que nos van a servir para hacer circuitos eléctricos.

Entre los conductores se encuentran los metales, el agua salada, etc. Por estos materiales los electrones pueden desplazarse libremente de un punto a otro si le conectamos una fuente de tensión.

 

AISLANTES.

Los aislantes son materiales donde los electrones no pueden circular libremente, como por ejemplo la cerámica, el vidrio, plásticos en general, el papel, la madera, etc. Estos materiales no conducen la corriente eléctrica.

SEMICONDUCTORES.

 Los semiconductores, como el silicio o el germanio, presentan propiedades eléctricas que están entre los conductores y los aislantes. Se utilizan principalmente cómo elementos de los circuitos electrónicos.

UNIDADES DE COULOMB.

Para mas información, sobre conversiones con unidad de sistema internacional ( Coulomb)