Electroestática: Estudio de las cargas eléctricas en reposo
1. La electrostática es la rama de la Física que estudia los
efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como
consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio
de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las
cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas
dimensiones son despreciables frente a otras
dimensiones del problema. La carga eléctrica es la
propiedad de la materia responsable de los fenómenos
electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de
atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la
poseen.
2. ELECTRICIDAD ESTÁTICA
La electricidad estática se produce cuando ciertos
materiales se frotan uno contra el otro, como lana contra
plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde
el proceso de frotamiento causa que se retiren los
electrones de la superficie de un material y se reubiquen
en la superficie del otro material que ofrece niveles
energéticos más favorables.
3. La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un
punto a otro.
Todos los cuerpos presentan esta característica, que es propia de las
partículas que lo forman, pero algunos la trasmiten mejor que otros.
Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente
eléctrica, son clasificados en conductores y aisladores.
Conductores:
- son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad.
- Entre éstos tenemos a los metales como el cobre.
- En general, los metales son conductores de la electricidad.
Aisladores o malos conductores:
- son los que no permiten el paso de la corriente eléctrica
- ejemplo: madera, plástico, etc.
4. Los generadores de electricidad estática son
máquinas que producen altísimas tensiones con una
muy pequeña intensidad de corriente.
exclusivamente para electróforo, la máquina de
Wimshurst y el generador de Van de Graaff. La
carga que se transfiere durante la electrificación por
contacto se almacena en la superficie de cada objeto,
a fin de estar lo más separada posible y así reducir
la repulsión entre las cargas.
5. CARGA ELECTRICA
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas
partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de
atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es
influida por los campos electromagnéticos, siendo a su
vez, generadora de ellos. La denominada interacción
electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro
interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del
modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que
posee una partícula para intercambiar fotones.
6. La carga inducida se produce cuando un objeto
cargado repele o atrae los electrones de la
superficie de un segundo objeto. Esto crea una
región en el segundo objeto que está más
cargada positivamente, creándose una fuerza
atractiva entre los objetos.
7. CARGA POR FRICCIÓN
Es el método de carga en el que se transfieren electrones de un
material a otro, por que se rozan o friccionan. La fricción tiene
ciertos efectos eléctricos los cuales ya conocemos; algunos
ejemplos se presentan cuando acariciamos un gato, cuando nos
peinamos
En estos casos y muchos otros que no mencionamos se
transfieren electrones por fricción
cuando un material roza con otro, lo que se conoce como carga
por fricción.
8. Hay el mismo número de electrones y protones en un asunto
neutral. Si algo cambia este equilibrio se puede decir que se carga.
Cuando se carga toques de objeto a un objeto neutro, ambos tienen
igual carga.
CARGA POR CONTACTO
9. La Ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza
entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto
de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.
LEY DE COULOMB
10. LEY DE GAUSS
En física la ley de Gauss establece que el flujo de ciertos campos a
través de una superficie cerrada es proporcional a la magnitud de
las fuentes de dicho campo que hay en el interior de dicha
superficie. Dichos campos son aquellos cuya intensidad decrece
como la distancia a la fuente al cuadrado. La constante de
proporcionalidad depende del sistema de unidades empleado.
Se aplica al campo electrostático y al gravitatorio. Sus fuentes son
la carga eléctrica y la masa, respectivamente.
11. Tales de mileto
S.600 a.c
Otton von
1672
Faraday
1831
William Gilbert
S. XVII
Francis Hawksbee
Charles Coulomb
1785
Teofrasto (310 a. C.),
Francois de Cisternay
1733
James Clerk Maxwell
1864
12. Fue un filosofo griego, fundador de la escuela jónica, considerado como
uno de los siete sabios de Grecia.
Desde el punto de vista de la electricidad, fue el primero en descubrir
que si se frota un trozo de ámbar, este atrae objetos más livianos, y
aunque no llego a definir que era debido a la distribución de cargas, si
creía que la electricidad residía en el objeto frotado.
De aquí se ha derivado el término electricidad, proveniente de la palabra
elektron, que en griego significa ámbar, y que la empezó a emplear hacia
el año 1600 d. C., el físico y médico ingles Willian Gilbert, cuando
encontró esta propiedad en otros muchos cuerpos.
Tales de Mileto (624-543 a. C.)
13. TEOFRASTO
Teofrasto escribió un listado de aquellos materiales que tienen la
capacidad de participar en fenómenos eléctricos y fue en el siglo XVII
cuando se comenzaron las primeras investigaciones sobre la
electricidad y el magnetismo para su posterior aplicación en la
utilización de la brújula.
14. William Gilbert
William Gilbert, (Colchester, Essex, 24 de mayo de 1544 –
Londres, 10 de diciembre de 1603). Físico y medico inglés.
Fue uno de los primeros filósofos naturales de la era moderna en
realizar experimentos con la electrostática y el
magnetismo, realizando para tal fin incontables experimentos que
describía con todo lujo detalles en su obra. Definió el término de
fuerza eléctrica el fenómeno de atracción que se producía al frotar
ciertas sustancias. A través de sus experiencias clasificó los
materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio.
Descubrió la imantación por influencia, y observó que la imantación
del hierro se pierde cuando se calienta al rojo. Estudió la inclinación
de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como
un gran imán.
15. Construyo la primera máquina electrostática capaz de producir
una descarga eléctrica, ideada en 1672. Esta máquina estaba
formada por una esfera de azufre movida por una manivela, sobre
la cual se inducía una carga al apoyar una mano sobre ella.
OTTO VON GUENRICKE
16. FRANCIS HAWKSBEE
Se lo conoce principalmente por sus trabajos en electricidad y
repulsión electrostática.
Hauksbee perfeccionó el generador electrostático de Otto von
Guericke al reemplazar su esfera de azufre por una de vidrio.
También descubrió que si colocaba una pequeña cantidad de
mercurio sobre la esfera de vidrio, hacía el vacío en su
ambiente, generaba una carga electrostática y luego aproximaba una
mano desde el exterior, se generaba un resplandor azulado.
17. François de Cisternay du Fay
Charles François de Cisternay du Fay (París, 1698 – 1739) fue un
físico francés, superintendente del Jardin du Roy.
Aún sin tener una formación científica Du Fay pronto destacó en
sus experimentos sobre la electricidad al enterarse de los trabajos
de Stephen Gray, dedicó su vida al estudio de los fenómenos
eléctricos. Publicó sus trabajos en 1733 siendo el primero en
identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las
denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denominó
carga vítrea y carga resinosa, debido a que ambas se
manifestaban: de una forma al frotar, con un paño de seda, el
vidrio (carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel,
algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma, (carga
negativa.
18. Michael Faraday
En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que
circula una corriente eléctrica (ya descubierta por Oersted), y ese mismo
año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de
una corriente eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de
fuerza, para representar los campos magnéticos. Durante este mismo
periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las dos leyes
fundamentales que llevan su nombre:
La masa de la sustancia liberada en una electrólisis es directamente
proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del
electrolito masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el
tiempo (m = c I t).
Las masas de distintas sustancias liberadas por la misma cantidad de
electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes.
19. Joseph Priestley
En 1767, Joseph
Priestley publicó su obra The
History and Present State of
Electricity sobre la historia de la
electricidad hasta esa fecha.
Este libro sería durante un siglo
el referente para el estudio de
la electricidad. En él, Priestley
anuncia también alguno de sus
propios descubrimientos, como
la conductividad del carbón.
Hasta entonces se pensaba que
sólo el agua y los metales
podían conducir la electricidad.
20. Fue el primer científico en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática,
además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, fricción y
electricidad. Sus investigaciones científicas están recogidas en siete memorias,
en las que expone teóricamente los fundamentos del magnetismo y de la
electrostática. En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de
atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas, y estableció la
función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en
1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las
cargas eléctricas, actualmente conocido como ley de Coulomb: . Coulomb
también estudió la electrización por frotamiento y la polarización, e introdujo el
concepto de momento magnético. El culombio o coulomb (símbolo C), es la
unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades para la medida de la
magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor
de Charles-Augustin de Coulomb.