Electroestatica

INTRODUCCIÓN

El término eléctrico, tiene su origen en las experiencias realizadas en la antigüedad donde se observó que cuando se frotada con un paño de lana una barra de ámbar o elektron adquiría la propiedad de atraer hacia sí pequeños cuerpos ligeros. Los fenómenos análogos a los producidos con el ámbar se denominaron fenómenos eléctricos y más recientemente fenómenos electrostáticos.

La electrostática es la parte de la física que estudia este tipo de comportamiento de la materia. Se preocupa de la medida de la carga eléctrica o cantidad de electricidad presente en los cuerpos y de los fenómenos asociados a las cargas eléctricas en reposo.

Los principios de la electrostática han sido la base para el desarrollo de diversos dispositivos con diferentes aplicaciones. Entre estos se encuentran los generadores electrostáticos para acelerar partículas elementales, los precipitadores electrostáticos utilizados para reducir la contaminación atmosférica de las centrales carboeléctricas, y la xerografía que ha revolucionado la tecnología del procesamiento de imágenes. A continuación describiremos el principio de funcionamiento de cada uno de ellos.

APLICACIONES DE LA ELECTROSTÁTICA

La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales. Estos cumplen un papel fundamental en la industria, ya que cumple con diversas aplicaciones entre ellas:

La más común e importante de la electrostática son los aparatos eléctricos, como son televisiones, computadoras, hornos de microondas, teléfonos celulares, etc. Pero también existen otras como:

ACELERADORES ELECTROSTÁTICOS

Los primeros aceleradores se construyeron a comienzos de la década de los treinta, en el Reino Unido y en E.E.U.U. con el propósito de proporcionar suficiente energía a iones livianos como hidrógeno y helio, para que penetren a la región de las fuerzas nucleares. El acelerador británico fue diseñado por los físicos Cockroft y Walton en Cambridge en 1930, en tanto que E. Lawrence y M. S. Livingston desarrollaron en Berkeley el primer ciclotrón en 1932. Desde entonces otros aceleradores se han construido para obtener haces de mayores energías.

La evolución de los aceleradores de partículas a lo largo del tiempo indica una tendencia hacia energías cada vez más altas. Desde los años setenta las energías se han ido superando desde algo menos de 1 MeV (1 x 〖10〗^6 eV) hasta cerca de 1 TeV (1 x 〖10〗^12 eV). El incremento de energía ha sido estimulado por investigaciones cada vez más profundas en la estructura de la materia. Estas máquinas han sido fundamentales en generar conocimientos en campos tales como fuerzas nucleares, reacciones nucleares, producción de radionuclídos, interacción de radiaciones con la materia y otros. Aceleradores en el rango de energías menores de 10 MeV son muy abundantes.

Los aceleradores más antiguos fueron construídos principalmente para realizar investigaciones en física nuclear. En la década de los ochenta, se inició la producción de un tipo de acelerador más compacto y orientado preferentemente a trabajos aplicados de tipo interdisciplinarios. En los nuevos destinos estas máquinas continúan generando conocimientos básicos en campos diversos como física atómica, física del estado sólido, ciencias de los materiales y otras, al mismo tiempo que transfieren metodologías nucleares a otras áreas.

ELECTROFORO

El electróforo es un dispositivo que se utiliza para obtener carga eléctrica por inducción. Está compuesto por una superficie plástica la cual tiene un tubo metálico en la parte central el cual se encuentra conectado a tierra.

Aparato ideado por Volta y llamado por él electróforo perpetuo. Es la más sencilla de las máquinas eléctricas de influencia. Sirve para producir electricidad estática y generar chispas eléctricas de múltiples aplicaciones. Consiste en una base circular formada por una torta de resina fundida sobre un molde de madera o latón; (en lugar de resina puede emplearse otro material aislante como azufre o goma) y un disco conductor , de diámetro algo inferior, y con un mango aislante de vidrio colocado en su centro; en nuestro caso el disco conductor es de madera recubierta de estaño. La electricidad se obtiene electrizando la resina mediante una piel de gato (la resina queda con electricidad negativa), aplicando sobre la misma el disco conductor este se electrizará por influencia, desplazándose la electricidad positiva a la cara en contacto con la resina, siendo repelida la negativa a la otra cara, tocando esta con el dedo se elimina dicha carga negativa y el disco estará cargado positivamente. Entre sus aplicaciones está la de producir, mediante la chispa generada, detonaciones en mezclas gaseosas. La carga de la resina puede permanecer varios meses. con respecto al electróforo, indicaremos una medición interesante, que se puede realizar suspendiendo el disco conductor del electróforo por bajo de uno de los platos de la balanza hidrostática, cuyo conjunto móvil, platos y astil, es, según se sabe fácil de alzar gradualmente en el sentido vertical por medio de una cremallera. Se coloca el disco conductor a 2 mm, por ejemplo, de la torta de resina. Una tara colocada en el plato libre de la balanza, y pesas marcadas en el plato bajo el cual se suspende el líquido, permiten el equilibro. Si se electriza entonces la torta de resina se observa que es menester, para restablecer el equilibrio, quitar cierto número de pesas marcadas, el cual representa la atracción eléctrica ejercida. Actuando sobre la cremallera de la balanza hidrostática, se puede estudiar cómo varía esa atracción con la distancia. Este estudio experimental da una idea de la magnitud de las fuerzas electrostáticas.

MICROSCOPIO DE IONES DE CAMPO

La microscopía de iones en campo (FIM) es una técnica analítica empleada en ciencia de materiales. El microscopio de iones en campo es una variedad de microscopio que puede ser usado para visualizar la ordenación de los átomos que forman la superficie de la punta afilada de una aguja de metal. Fue la primera técnica con la que se consiguió resolver espacialmente átomos individuales. La técnica fue desarrollada por Erwin Müller. En 1951 se publicaron por primera vez imágenes de estructuras atómicas de tungsteno en la revista ZeitschriftfürPhysik.

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