ELECTRIZACIÓN ¿POR QUÉ SE ELECTRIZA UN CUERPO?

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Introducción

Los fenómenos eléctricos se conocen desde hace 2500 años. En la ciudad griega de Mileto, el sabio Tales, sabía que al frotar un cuerpo retinoso llamado ámbar (electrón en griego), con un pedazo de piel, ambos adquirían la propiedad de atraer pedazos de papel, pelos y otras partículas. Este fenómeno quedó incomprendido hasta que W. Gilbert (1544-1603) y B. Franklin (1706-1790), reiniciaran su estudio serio y sistemático        

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1.-   CONCEPTOS BASICOS

ELECTRIZACIÓN

Cuando frotamos un peine o regla de plástico, ellos adquieren la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Así, los cuerpos con esta propiedad se dice que se encuentran electrizados, descubrimiento hecho por Thales de Mileto (siglo V a. de C.) al observar que un trozo de ámbar (sustancia resinosa que en griego se llama electrón) frotado con piel de animal podía atraer pequeños trozos de paja o semilla.

¿POR QUÉ SE ELECTRIZA UN CUERPO?

La teoría atómica actual nos ha permitido descubrir que cuando frotamos dos cuerpos entre sí, uno de ellos pierde electrones y el otro los gana. Se aprecia que estos cuerpos manifiestan propiedades eléctricas, aunque estas no son iguales. Si por algún medio podemos regresar los electrones a sus antiguos dueños, en cada cuerpo desaparecerían las propiedades eléctricas; esto se explica porque ahora en los átomos de cada uno el número de electrones es igual al número de protones, y en tal estado los cuerpos son neutros. De todo esto concluimos que: “Un cuerpo se electriza simplemente si alteramos el número de sus electrones”.

CARGA ELÉCTRICA

Se dice que un cuerpo está cargado eléctricamente o que es una carga eléctrica cuando ha perdido o ganado electrones. Si los pierde su carga eléctrica es positiva, si los gana su carga eléctrica es negativa.

Un cuerpo se encuentra normalmente en estado neutro,  es decir que no tiene carga eléctrica ya que el número de electrones es igual  al número de protones

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                                qe = -1,6 x 10-19 C

El electrón es la partícula con menor carga eléctrica y es indivisible, por lo tanto toda carga real debe ser un múltiplo entera de la carga del electrón.

    2.-  FORMAS DE  ELECTRIZACIÓN DE LOS CUERPOS

Hay tres causas por las cuales un cuerpo puede quedar electrizado:

1. POR FROTACIÓN

Uno de los cuerpos que se frota pierde electrones y se carga positivamente, el otro gana los electrones y se carga negativamente. (Experiencia de Tales de Mileto)

1. POR CONTACTO

Cuando ponemos en contacto un conductor cargado con otro sin cargar, existirá entre ellos un flujo de electrones que dura hasta que se equilibren electrostáticamente.

Cuando dos fuerzas eléctricas se ponen en contacto la carga total es igual a la suma algebraica de las cargas

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qtotal = q1 + q2

Si se vuelven a separar las nuevas cargas se distribuyen proporcionalmente a los radios de las cargas.

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q1 = qtotal . R1/(R1+R2)                        q2 = qtotal . R2/(R1+R2)

1. POR INDUCCIÓN

Cuando acercamos un cuerpo cargado llamado inductor a un conductor llamado inducido, las cargas atómicas de éste se reacomodan de manera que las de signo contrario al del inductor se sitúan lo más próximo a él.

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   3.- ELECTROSCOPIO  

El electroscopio es un dispositivo estacionario que permite comprobar si un cuerpo está o no electrizado.

Si el cuerpo lo está, las laminillas del electroscopio se cargan por inducción, y por ello se separarán.

      4.- CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS SEGÚN SU COMPORTAMIENTO ELECTRICO

1. CONDUCTORES

Son aquellos cuerpos que tienen abundantes electrones libres las ultimas orbitales de sus átomos y que por lo tanto pueden perderlos o ganarlos fácilmente ofreciendo poca resistencia al flujo eléctrico, es así que tenemos por ejemplo a los metales como el cobre, el oro y la plata.

1. AISLANTES O DIELECTRICOS

Son aquellos que al no tener electrones libres, no permiten el paso de la corriente es decir ofrecen gran resistencia al flujo de electrones, así tenemos por ejemplo al plástico, vidrio o la porcelana.

     5 .- ELECTROSTATICA

        Se le define con la parte de la física que se encarga de estudiar los fenómenos eléctricos cuando las cargas eléctricas están en condición de equilibrio.

          5.1 .- LEYES DE COULOMB (interacciones electrostáticas)

1. LEY CUALITATIVA

Esta  ley se extrae de la misma experiencia, y establece que: “Dos cuerpos con cargas de la misma naturaleza (o signo) se repelen, y de naturaleza diferente (signos diferentes) se atraen”.

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1. LEY CUANTITATIVA

La intensidad de la atracción o repulsión fue descubierta por Charles A. Coulomb en 1780, y establece que: “Dos cargas puntuales se atraen o se repelen con fuerzas de igual intensidad, en la misma recta de acción y sentidos opuestos, cuyo valor es directamente proporcional con el producto de las cargas e inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia que los separa”.

Para el ejemplo de la figura, se verifica que:

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                                         Dos cargas :  q1 , q2

En donde : ke tiene un valor que depende del medio que separa a los cuerpos cargados. Si el medio fuera el vacío se verifica que:

                                Ke = 9.109 N. m2 / C2

                En el S.I.         q1 , q2 = cargas eléctricas  en  coulomb (C)

                                d = distancia que separa sus centros en  metro (m)

                                F = fuerza electrostática en  newton (N)

          5.2.- CAMPO ELÉCTRICO

Toda carga eléctrica altera las propiedades del espacio que la rodea, el mismo que adquiere una “sensibilidad eléctrica” que se pone de manifiesto cuando otra carga ingresa a esta región. Así, llamamos campo eléctrico a aquella región de espacio que rodea a toda carga eléctrica, y es a través de ella que se llevan a cabo las interacciones eléctricas.

                  5.2.1.- INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO ([pic 32])

La existencia de un campo eléctrico se manifiesta por las fuerzas que ella ejerce sobre toda otra carga colocada en él. Se define “la intensidad del campo en un punto de él como la fuerza que recibiría la unidad de carga puntual y positiva colocada en dicho punto”. Por ejemplo, si en la figura la intensidad del campo creado por la carga puntual “Q” en el punto “P” es 200N/C, ello significa que el campo ejerce una fuerza de 200N a toda carga de 1C colocada en dicho punto. La intensidad del campo creada por una carga puntual viene dada por la siguiente relación.

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