Carga Electrica Elemental

INTRODUCCIÓN:

Los fenómenos eléctricos han existido desde la formación de la tierra, pero el hombre, a pesar de saber de su existencia, no los había estudiado, nombrado o simplemente no se había interesado por ellos. El primer hombre que se interesó por el estudio de las cargas eléctricas fue Thales de Mileto y después de que él publicara sus ensayos, muchos científicos se han interesado por el tema.

Estos estudios realizados a través del tiempo, se basaron en los modelos atómicos vigentes en cada período. En la actualidad, el modelo atómico con el que se trabaja es, con el cuántico, que es muy parecido al modelo nuclear; mejor conocido como modelo del Sistema Solar en miniatura, pero, con la diferencia que en este modelo más reciente, se plantea que los electrones no giran de manera aleatoria en el espacio, sino que giran en orbitales establecidos y sin emitir energía.

Gracias a los conocimientos atómicos y a la ley de Coulomb, que es la ley fundamental de la fuerza entre dos partículas cargadas, se han podido realizar grandes avances en el campo eléctrico como la diferenciación entre materiales conductores y aislantes, las formas de electrizar ciertos cuerpos y el desarrollo de ciertos aparatos como el electroscopio. También nos ha permitido hacer comparaciones entre las diferentes interacciones de nuestro medio y las interacciones eléctricas.

Así, podemos inferir que la electroestática es la parte o rama de la física que se encarga del estudio de las propiedades y las acciones de las cargas eléctricas en reposo; por consiguiente, en este trabajo iremos haciendo el estudio de los planteamientos antes mencionados para comprobar cada uno de ellos.

1.- Reseña Histórica de la Carga Eléctrica:

En el Siglo V a.C., Thales de Mileto fue el Primero en estudiar la electricidad y el magnetismo, cuando observó que al frotar tela de lana y ámbar, el último adquiría la propiedad de atraer cuerpos pequeños y livianos. Casi dos mil años después, el médico inglés Sir William Gilbert observó que había más materiales que el ámbar que atraen cuerpos, y los llamó eléctricos, además comprobó que al frotar dos cuerpos diferentes estos se electrizan o se cargan de electricidad. Poco después, Charles du Fay experimentó con electricidad estática, observando las atracciones y repulsiones ante el frotamiento de cuerpos y dedujo la existencia de dos clases de electricidad a las que llamó resinosa y vítrea.

La conductividad eléctrica de algunas sustancias fue estudiada por Stephen Gray, sin embargo, el que le propuso los nombres de conductores y aislantes para las sustancias que permiten o impiden el paso de electricidad fue Jean Theophile Desaguliers. Benjamin Franklin sugirió la existencia de dos tipos de cargas, que los fenómenos eléctricos ocurren cuando hay un fluido eléctrico presente en todos los cuerpos y al relacionar estos dos enunciados concluyó que cuando dos cuerpos se frotan entre si, se lleva a cabo una transferencia de fluidos y los cuerpos quedan con cargas positivas o negativas.

Luego, Alejandro Volta, logra generar corriente eléctrica a través del producto de las reacciones químicas del zinc y la plata en una disolución salina y en 1775, inventa el electróforo; especie de dispositivo donde se genera y almacena electricidad estática. En 1785, Charles Agustin Coulomb cuantifica las fuerzas de atracción y repulsión entre cargas, formulando así la ley de Coulomb que plantea que: “La Fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.

George Ohm, realizó la descripción de la resistencia eléctrica de un conductor, encontrando su relación con la diferencia de potencial y la intensidad de la corriente. Por esos años, el físico danés Cristian Oersted descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo, realizando su célebre experimento de las brújulas y la corriente eléctrica, concluyendo así que la corriente tiene un campo magnético que ocasiona el movimiento de las agujas de la brújula.

Joseph Henry y Michael Faraday descubren la inducción electromagnética al mismo tiempo, pero se enfocaron en distintos artefactos, el primero fabricó electroimanes y motores eléctricos y el último fabricó un generador eléctrico probando que cuando se mueve un imán en el interior de una bobina de alambre se genera una corriente eléctrica.

Los últimos aportes en esta área han sido de los científicos: James Joule, cuando estudió los fenómenos producidos por las corrientes eléctricas y el calor desprendido por circuitos eléctricos; Joseph Thomson; que em 1897 descubre el electrón y formula un trabajo acerca de la estructura de la materia; Yoichiro Nambu, quien descubrió el mecanismo llamado ruptura espontánea de simetría de las partículas subatómicas; y los japoneses Makoto Kobayashi y Toshihide Maskaw, que descubrieron el origen de la ruptura de simetría que pronostica la existencia de al menos tres familias de quarks en la naturaleza. Estos son los componentes fundamentales de la materia.

2.- Definición de carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad de la materia que se traduce o que provoca que los cuerpos se atraigan o se repelen (se rechacen) entre sí en función a la aparición de campos electromagnéticos generados por las mismas cargas.

Se dice entonces que es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta según la convención de Benjamín Franklin en positiva y negativa, de manera que dos cargas positivas o negativas se van a repeler y dos cargas una positiva y una negativa se van a atraer.

3.- Definición de conductores y aislantes

Conductores:

Los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus átomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad.

Entre éstos tenemos a los metales como

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