Electricidad Estática

Electricidad Estática

El término electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.

Conductores y Aisladores

Las cargas eléctricas se mueven libremente en algunos materiales. La razón de esta diferencia la encontramos en el mundo atómico de la materia. Como mencionamos anteriormente, la materia está compuesta por átomos. Los electrones de éstos átomos son atraídos por el núcleo con una fuerza que es proporcional a la distancia entre el núcleo y los electrones. Los electrones más cerca del núcleo son atraídos con mayor fuerza que los electrones más lejos. A algunos materiales les resulta muy fácil liberar algunos de estos electrones, conocidos como electrones de conducción. Estos electrones libres se mueven a través del material, igual a como se comportan las moléculas de un gas dentro de un contenedor. A estos materiales los llamamos conductores.

Denominamos conductores a aquellos materiales a través del cual se pueden mover cargas eléctricas con relativa facilidad. Por lo general, los conductores de electricidad son materiales y además son buenos conductores de calor.

Otros materiales no permiten el paso de las cargas eléctricas a través de ellos, debido a que los electrones de los niveles atómicos exteriores les resulta difícil escapar de la atracción del núcleo. A estos materiales les llamamos aisladores. Algunos materiales aisladores son: la madera, el plástico y la goma entre otros.

Además de los conductores y aisladores, existen otros materiales denominados semiconductores. Los semiconductores son materiales intermedios entre los conductores y los aisladores. Estos materiales pueden ser manipulados para que muestren algún grado deseado de conductividad, al controlar la concentración de los componentes de los cuales están hechos. La gran versatilidad de los semiconductores ha logrado su aplicación en la electrónica y las computadoras.

La exposición a la luz también es un factor que pueda ser determinante para algunos materiales mostrar un comportamiento de conductor o aislador. Un ejemplo de estos materiales fotoconductores es el selenio. El selenio se comporta como un conductor ante la presencia de luz y como aislador ante la ausencia de ésta. Debido a esta propiedad especial, el selenio juega un rol importante en la fabricación de artefactos tecnológicos tales como fotocopiadoras entre otros.

Electricidad negativa y positiva

La carga electrica es una propiedad fundamental de la materia que se "manifiesta" con dos "comportamientos" semejantes en todo pero opuestos frente a ciertas interacciones. Por ejemplo, un material cargado en movimiento que se mueve en un campo magnético gira en un sentido si la carga es positiva y en el otro si es negativa. O dos materiales cargados con el mismo tipo de carga se repelen, pero con tipos diferentes se atraen.

Por convención a uno de los tipos de carga se le asigna el valor positivo y al otro el negativo. Esta asignación es especialmente cómoda porque las carga se puede sumar y la suma de dos cargas iguales pero una positiva y otra negativa da como resultado una carga nula.

Lo mismo le sucede por ejemplo al magnetismo, que también es una propiedad de algunos materiales que presenta dos comportamientos semejantes pero opuestos frente a determinadas interacciones, a los que que se les asigna por convención un signo positivo y otro negativo.

La principal diferencia es que los materiales "cargados" pueden presentar carga sólo positiva o sólo negativa, mientras que los materiales magnéticos siempre presentan magnetismo positivo y negativo a la vez (uno por cada "extremo"). No existen los "monopolos" magnéticos.

Otras propiedades de la materia, como la masa, sólo se manifiestan de una manera y por eso sólo se les asigna un valor siempre positivo. Que también es cómodo porque también las masas se pueden sumar, aunque nunca dan un valor negativo. Además, dado que no existe la masa negativa los materiales siempre tienen masa, mientras que pueden presentar carga o magnetismo nulo, porque sus cargas positivas y negativas estén compensadas unas con otras o porque sus orientaciones magnéticas positivas y negativas internas estén compensadas unas con otras.

Finalmente hay otras propiedades de la materia que pueden presentar más de dos comportamientos semejantes a los que se asignan diferentes valores por convención, por ejemplo, algunas partículas elementales presentan una propiedad a la que se llama carga de color y a las diferentes manifestaciones se les asignan nombres de colores.

Pilas y Acumuladores

El fundamento de las pilas y acumuladores es la transformación de la energía química en eléctrica, mediante reacciones de oxidación-reducción producidas en los electrodos, que generan una corriente de electrones

Cuando se unen mediante un hilo metálico dos cuerpos entre los cuales existe una diferencia de potencial, se produce un paso de corriente que provoca la disminución gradual de dicha diferencia. Al final, cuando el potencial se iguala, el paso de corriente eléctrica cesa. Para que la corriente siga circulando debe mantenerse constante la diferencia de potencial.

En 1800, Alejandro Volta inventó un aparato generador de corriente. La pila de Volta (que él llamó «aparato electromotor de columna»> estaba constituida por un conjunto de pares de discos, unos de cobre y otros de cinc, con un disco de tela impregnada en agua salada —o en cualquier otro líquido conductor— intercalado entre dos pares sucesivos. Se trataba de un dispositivo muy cómodo y manejable, que funcionaba de modo continuo, y que posibilitó la aparición de nuevos descubrimientos sobre electricidad.

Electromagnetismo

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo

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