La Electrostática

Jesús Sánchez

5cpv

18-sep-13

“No podemos resolver un problema pensando de la misma manera que cuando los creamos” (Albert Einstein)

Electrostática:

Electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas estáticas, esto es , el campo electrostático de un cuerpo cargado

La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad , existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atrae pequeños trozos de pápelo pelo, por ejemplo un globo inflado q previamente se ha frotado con un paño seco.

Cargas eléctricas:

Toda materia está formada por partículas como éstas llamadas átomos.

Un átomo a su vez está compuesto por pequeños elementos:

Protón. Tiene carga eléctrica positiva, se encuentra localizado en el núcleo.

Neutrón. No tiene carga eléctrica. Se sitúa en el núcleo junto con los protones.

Electrón. Posee carga eléctrica negativa y se encuentra en la corteza.

Si frotamos un bolígrafo en un trapo de lana y acercamos después este bolígrafo a unos trocitos de papel, podemos comprobar que éstos son atraídos por el bolígrafo. ¿Qué ha ocurrido aquí?

Veamos, el bolígrafo, al igual que el trapo de lana y los trocitos de papel, están compuestos por átomos.

Su composición, como ya sabes, es de neutrones y protones en el núcleo y electrones en órbita por la corteza.

Un átomo en su totalidad tiene carga neutra, ya que posee el mismo número de electrones que de protones.

Los electrones que se encuentran situados cerca del núcleo están muy unidos a él, pero por el contrario, los electrones más alejados, se encuentran tan poco unidos que se pueden traspasar a otro cuerpo por rozamiento, como es el caso de los electrones del trapo que se pasan al bolígrafo cargando éste con carga negativa.

También se produce este intercambio por acercamiento, como ha ocurrido con el papel que es atraído por cargas negativas

Electrización:

QUÉ ES LA ELECTRIZACIÓN

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado.

La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática.

Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.

Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica.

Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente:

Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.

El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas por que ambos materiales ocupan posiciones distintas en la serie triboeléctrica, lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio. Cuando dos materiales no conductores entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie triboeléctrica), y del área de la superficie que entra en contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si son lisas o rugosas (entonces, la superficie de contacto es pequeña). La humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino para que se re combinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad. En la escuela hemos frotado el bolígrafo con nuestra ropa y hemos visto como atrae a trocitos de papeles. En las experiencias de aula, se frotan diversos materiales, vidrio con seda, cuero, etc.. Se emplean bolitas de sauco electrizadas para mostrar las dos clases de cargas y sus interacciones.

De estos experimentos se concluye que:

1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.

2. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado la carga total o neta no cambia. 3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.

4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

FORMAS DE ELECTRIZACIÓN

Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización

...