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Enviado por 1998gabi • 19 de Noviembre de 2013 • 3.701 Palabras (15 Páginas) • 304 Visitas
Electrostática
Autor: Hernán
Verdugo Fabiani
Con el estudio de la electrostática se da inicio a la búsqueda del conocimiento que nos permitirá
comprender algunos fenómenos eléctricos. La electr
ostática es el punto de partida para el estudio
del fenómeno de la electricidad, su control por parte del hombre y, por cierto, es la base de
numerosas aplicaciones científicas y tecnológicas.
¿Qué es la electrostática?
Podríamos decir que es el área de la física que se encarga de estudiar
fenómenos asociados a cargas eléctricas en reposo.
¿Qué entenderemos como carga eléctrica?
Ya desde la antigüedad se sabía que
al frotar objetos se obtenía como
consecuencia la propiedad que adquirían para atraer pequeñas
partículas. Posteriormente se descubre que dos objetos de la misma
naturaleza frotados por un mismo objeto se repelen entre sí, por ejemplo
dos barras de caucho frotadas con un paño; al acercar entre sí las
barras estas se repelen. También se descubrió que dos materiales
distintos al ser frotados por un mismo objeto tiene la propiedad de
atraerse, por ejemplo una barra de caucho y una de vidrio frotadas por
un paño; al acercarse entre sí éstas
se atraen. Bueno, entonces se dijo
que unos tenían carga eléctrica de un tipo y los otros de otro tipo.
Posteriormente fue Benjamín Franklin quien les asignó los nombres de
cargas
positivas
y cargas
negativas
.
Carga eléctrica:
A la carga eléctrica se le designa con
la letra
q
.
La unidad de medida de carga
eléctrica es el Coulomb [C].
La unidad de carga eléctrica es el
electrón (e) y su carga eléctrica es
e = 1,602x10
-19
[C]
Para efectos de cálculos si la carga de
un cuerpo es un número entero de
electrones, se utiliza e = - 1,6x10
-19
[C].
Si fuera un cuerpo que está cargado
positivamente, para cálculos se utiliza
e = 1,6x10
-19
[C]
p
rotón
electrón
¿Cuándo un cuerpo está cargado eléctricamente?
Veamos: Un cuerpo cualquiera está formado por moléculas y éstas
están formadas por átomos. Los átomos poseen, básicamente, tres tipos
de partículas: electrones, protones y neutrones. Se ha descubierto que
los electrones y los protones tienen propiedades eléctricas mientras que
los neutrones no la poseen. A los electrones se les asignó la propiedad
de tener carga negativa y a los pr
otones carga positiva. Se dice,
entonces, que un cuerpo está cargado
negativamente
si tiene un
exceso de electrones y está cargado
positivamente
si tiene una
ausencia de electrones, es decir, si
tiene más protones que electrones.
¿Cómo se puede producir el hecho de que a un cuerpo le “sobren” o le “falten” electrones?
Para entender esto tenemos que comprender la dinámica de los átomos y al respecto diremos, por
ahora, que lo más probable es que al tomar un c
uerpo cualquiera éste no posea carga eléctrica,
pero esto no significa que no tenga electrones ni
protones, no!, sigue teniéndolos pero de ambos
tiene la misma cantidad. Se puede deducir, entonces, que la carga negativa de un electrón se
anula con la carga positiva de un protón. Por lo
tanto, al tener un cuerpo la misma cantidad de
electrones que protones, eléctricamente se dice que está neutro o que está sin carga.
Bien, ocurre si asumimos que un átomo tiene una forma parecida a nuestro Sistema Solar, es
decir: alrededor de un cuerpo central hay otros que están girando a su alrededor. En el caso del
átomo, visto de ésta manera, el cuerpo central se denomina
núcleo
y en éste están los protones y
los neutrones, férreamente unidos, y los cuerpos
que giran alrededor del núcleo son los electrones,
ocupando – ellos – órbitas distintas.
Los electrones por sus posiciones orbitales tienen ci
erta cantidad de energía que los liga al núcleo.
A los que están más cerca del núcleo los une una mayor cantidad de energía y los que están en
órbitas más lejanas tienen una menor energía que los liga al átomo.
El electrón que ocupa la última órbita, debido a su menor energía que lo liga al núcleo, puede - con
facilidad - “escaparse” de
su órbita e ir en camino a “buscar”
una órbita que dejó libre otro electrón
en otro átomo. Es normal que ocurra esto en todo cuerpo, esté o no cargado eléctricamente.
A los electrones que están en viaje entre átomo y átomo les llamaremos
electrones libres
.
Hernán Verdugo Fabiani
www.hverdugo.cl
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www.hverdugo.cl ©
Si se pudiera filmar el comportamiento de los elec
trones libres en un cuerpo cualquiera, veríamos
que se mueven en forma caótica. Y si se llegar
a a observar que todos se mueven en un mismo
sentido entonces estaríamos ante la presencia de un
cuerpo por el cual circula corriente eléctrica.
Esto último por ahora no lo vamos a abordar.
Si por algún mecanismo logramos que electrones libres de un cuerpo pasen a otro cuerpo,
entonces tendríamos que a un cuerpo le faltaría
n electrones, en consecuencia estará cargado
positivamente. Y el cuerpo que los recibe, si antes estaba neutro, ahora estará cargado
negativamente. Los procesos que permiten que un cuerpo se cargue eléctricamente se denominan
procesos de electrización.
Algunas propiedades de un cuerpo cargado eléctricamente.
Cuantificación de la carga:
Aún no se detecta una carga libre cuya
magnitud sea inferior a la medida de
carga que tiene un electrón. Aunque se
admite que al interior de los nucleones
(neutrones y protones) existen unas
pequeñas partículas (corpúsculos)
llamadas
quarks
que tienen carga
fraccionaria, por ejemplo e/3; -e/3;
2e/3.
En términos de los quarks la
cuantificación de la carga sería: toda
carga que posee un cuerpo es un
múltiplo entero positivo o negativo de
...