LA ELECTROSTÀTICA

LA ELECTROSTÀTICA

    La electrostática es una rama de la física que estudia los efectos producidos en los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, o lo que es lo mismo, el comportamiento de las cargas eléctricas en situación de equilibrio. Dicha carga eléctrica es la responsable de los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los cuerpos que la poseen.

     Es un fenómeno superficial que se produce cuando dos o más objetos entran en contacto y se vuelven a separar. Esta acción da como resultado la separación o transferencia de electrones negativos de un átomo a otro. El grado de carga (fuerza del campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, temperatura, humedad, presión y velocidad de separación. Cuanto mayor sea la presión o velocidad de separación, mayor será la carga.

   Charles-François du Fay.  A pesar de poseer la creencia de que la electricidad era un fluido, descubrió dos clases de electricidad, una asociada a la fricción del vidrio y otra a la resina, las que denominó electricidad vítrea y resinosa, respectivamente.

   Benjamín Franklin. postuló que no existían dos tipos de fluidos, sino uno, el que se presentaría en exceso o en déficit en un cuerpo. De esta forma, rebautizó al fluido como “electricidad negativa” si faltaba para el equilibrio, y “electricidad positiva” al exceso. Nombres que perduran hasta hoy, pero con una comprensión distinta del fenómeno.

EJEMPLOS DE ELECTROSTÀTICA

    Durante una tormenta eléctrica, por señalar un caso puntual, hay rayos que pueden llegar a producir graves consecuencias según dónde caigan. Se trata de descargas electrostáticas de origen natural que poseen una potencia descomunal, pudiendo ocasionar la muerte de personas y animales en caso de alcanzarlos.

-Ortega Daniela; C.I 28.650.595

     Al peinarnos. Si el peine posee cierto tipo de material plástico aislante, al frotarlo repetidamente contra nuestro cabello se cargará de electrones y atraerá nuestro cabello, haciendo que se eleve o se ponga de punta. Incluso se puede usar ese peine cargado para atraer pequeños trozos de papel.

-Rios Albanis; C.I 28.727.123

HISTORIA DE LA ELECTROSTÁTICA

   A principios del siglo XVII se iniciaron los primeros estudios de electricidad y magnetismo, con el objetivo de mejorar la precisión de la navegación con una brújula magnética. El físico británico William Gilbert utilizó por primera vez la palabra electricidad, derivada del término griego electro (ámbar). El jesuita italiano Niccol Capio analizó su experiencia y fue el primero en notar que hay atracción entre unos cuerpos y repulsión entre otros. Alrededor de 1672, el físico alemán Otto von Guericke construyó la primera máquina electrostática capaz de generar y almacenar energía electrostática mediante fricción. La máquina consta de una bola de azufre colocada horizontalmente por una varilla que se utiliza para hacer girar la bola. Las manos que actúan sobre la pelota crean una carga mayor que la fuerza obtenida hasta ahora. Francis Huxby perfeccionó la máquina de fricción alrededor de 1707 usando una bola de vidrio.

     La corriente eléctrica fue descubierta a finales del siglo XVIII e investigada por los italianos Luigi Galvani y Alessandro Volta.  En 1793, Galvani se encontraba realizando una clase, donde había seccionado y preparado una rana, la que posteriormente fijó sobre un mesón de laboratorio, en el que había una máquina de electrificación. Él observó la contracción del músculo de la rana al ser tocada por un escarpelo, y asoció el fenómeno a la máquina. A partir de esta experiencia, preparó varias ranas y las colgó con ganchos de bronce en su propia reja de fierro, y mientras ocurría una tormenta una de las patas hizo contacto entre la reja y el gancho, produciéndose nuevamente el mismo fenómeno.

     Galvani creyó erróneamente que el muslo de la rana había almacenado electricidad, la que denominó electricidad animal, y que se descargaba al contacto con ambos metales. Años más tarde, Alessandro G. Volta supuso lo contrario, y propuso que era el contacto entre metales distintos lo que generaba electricidad. Esto lo instó a construir el primer dispositivo químico generador de electricidad, al que denominó batería eléctrica, conocido actualmente como pila, permitiendo obtener por primera vez en la historia una corriente continua.  

      En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones. En su honor, el conjunto de estas leyes se conoce con el nombre de ley de Coulomb. Esta ley, junto con una elaboración matemática más profunda a través del teorema de Gauss y la derivación de los conceptos de campo eléctrico y potencial eléctrico, describe la casi totalidad de los fenómenos electrostáticos.

CARGAS QUE GENERAN LOS CUERPOS

• Cargas Inducidas: Ocurre cuando un objeto cargado repele o atrae electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea un área en el segundo objeto que tiene una carga más positiva, creando una atracción entre los objetos. Por ejemplo, cuando se frota una bola, la bola se pegará a la pared debido a la atracción ejercida por dos superficies con carga opuesta (la superficie de la pared adquiere una carga inducida debido a que los electrones libres en la superficie de la pared son empujados por los electrones. El globo se mueve por fricción; así, por inducción electrostática, se crea una superficie cargada positivamente en la pared, que atrae la superficie negativa de la pelota).

• Cargas por Fricción: Durante la carga por fricción, se transfiere una gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de una sustancia con otra. Los electrones internos de un átomo están estrechamente unidos al núcleo y tienen una carga opuesta, pero los electrones externos de muchos átomos son muy débiles y se separan fácilmente. La fuerza que retiene los electrones más externos de un átomo varía con el material. Por ejemplo, más electrones quedan atrapados en el plástico que en la lana, y si se frota una rueda de plástico con un paño de lana seco, los electrones se transferirán de la lana al plástico. Por lo tanto, la torta de plástico todavía tiene un exceso de electrones y se carga negativamente. La tela de lana, a su vez, sufre de deficiencia de electrones y adquiere una carga positiva. Los átomos con deficiencia de electrones son iones positivos, porque cuando pierden electrones (que tienen una carga negativa), su carga neta se vuelve positiva.

• Cargas por Inducción: Se puede cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento a él de una varilla de material aislante, cargada. Considere una bola conductora sin carga, suspendida por un cable aislante. Cuando una barra cargada negativamente se acerca a ella, los electrones de conducción en la superficie de la esfera se moverán al otro lado de la esfera; Como resultado, el lado lejano de la esfera se carga negativamente y el lado cercano se carga positivamente. La bola oscila con respecto a la barra, porque la fuerza de atracción entre el lado cercano de la barra y la barra misma es mayor que la repulsión entre el lado lejano y la barra. Observamos que tiene una fuerza eléctrica neta, aunque la carga total en la esfera es cero. La carga inductiva no se limita a los conductores, sino que puede ocurrir en cualquier material.

FUERZA ELECTROSTATICA EN LOS CUERPOS

       Cuando las cargas eléctricas están en reposo, a la interacción entre ellas define como fuerza electrostática. A las fuerzas electrostáticas también se las puede definir como la fuerza o los fenómenos que se producen entre las partículas debido a las cargas eléctricas de los cuerpos en reposo. La fuerza electrostática se genera cuando dos o más cuerpos con carga eléctrica entran en contacto. Actúa sobre una distancia de una décima parte del diámetro de un núcleo atómico. A medida que las partículas u objetos se alejan de este, la fuerza disminuye hasta desaparecer.

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