Electroestática ficha informativa

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Docente: José Luis Chirinos Sánchez               ELECTRICIDAD             * CyT -  Física / 5° año – Sec [pic 3]

ENERGÍA

ELECTRICIDAD

La electricidad es la parte de la Física que estudia los fenómenos producidos por las cargas eléctricas, para su mejor estudio se divide en Electrostática y Electrodinámica 

En este tema vamos a analizar y entender una gran variedad de efectos relacionados con nuestra vida diaria denominados fenómenos eléctricos.

Y pensar que todo comenzó con la barrita de ámbar. ¿Qué ocurría con esta al ser frotada en un paño de lana? Desde tiempos lejanos, el hombre ha observado que ciertas sustancias, como el vidrio o el ámbar, luego de ser frotada con un trozo de seda o de piel, adquieren la propiedad de atraer objetos livianos como partículas de polvo, corcho, papel, etc.

También podemos comprobar – y algunos recordar – que en algunas localidades de nuestro país como Huancayo o Cusco y, en general, en toda la Sierra, ocurre que al sacarse la chompa que se lleva puesta, nuestro cabello es atraído por ella al mismo tiempo que se escuchan unos chasquidos acompañados de una luminiscencia muy tenue en la ropa.

De igual manera, podemos comprobar que, al peinarnos, el cabello es atraído por el peine, produciendo el mismo chasquido y, a veces, emite pequeñas “chispas” de luz. Pero. ¿Qué fenómeno ocurre en estas situaciones? ¿Bajo qué condiciones puede volver a producirse éste? Solamente a fines del siglo XVIII la ciencia dio una respuesta más o menos exacta: los cuerpos se cargan con electricidad.

Así como esto ocurre en pequeña escala, en la naturaleza otros fenómenos similares se dan con mayor ímpetu. Por ejemplo, cuando cae un relámpago en una noche tormentosa.

Estos fenómenos son reconocidos actualmente con el nombre de electrización.

LA ELECTRICIDAD Y LA MATERIA

Desde la antigüedad se conoce la propiedad que poseen algunos cuerpos, como el ámbar, de atraer a otros cuerpos después de ser frotados. Ya Tales de Mileto (648 – 598 a.C.) hizo experimentos en los que demostró que el ámbar, después de ser frotado con la piel de un animal, atraía ciertas semillas. Este fenómeno se denominó electricidad, y la propiedad que se supone que adquirían los cuerpos al frotarlos, carga eléctrica.

• Frota un lapicero de plástico con tu chompa de lana y acércalo a unos trocitos de papel. Comprobarás que los papeles son ________ por el plástico porque éste ha quedado electrizado. El mismo fenómeno ocurre si, en vez de utilizar plástico, usas una barra de vidrio.

Pero los fenómenos eléctricos no sólo dan lugar a fuerzas de atracción, sino que también dan lugar a fuerzas de repulsión.

• Frota dos barritas de plástico o dos lapiceros con tu chompa de lana, cuelga una de ellas de un gancho o clavo con una cuerda y acerca la barra frotada a la barra colgada. Comprobarás que la barra colgada ________ . Esta separación se debe a la fuerza de repulsión.

• Por último, cuelga del gancho o clavo una barra de vidrio y acerca a ella la barra de plástico frotada. Observarás que la barra de vidrio se __________ a la de plástico, comprobando así que surgen las fuerzas de atracción entre la barra de vidrio y la de plástico.

No solo el plástico y el vidrio adquieren carga eléctrica al ser frotados, en la actualidad se sabe que todas las sustancias presentan un comportamiento similar. Esto nos dice que las propiedades de los cuerpos al ser frotadas son opuestas. Por consiguientes, se puede admitir la existencia de dos clases de electricidad, una vítrea y otra resinosa, en virtud de las experiencias primarias hechas por el hombre. Más adelante veremos que como estas características opuestas se formalizan matemáticamente con la adición de signos de cada electrización.

¿Por qué se produce la electrización?

El comportamiento eléctrico de los cuerpos está íntimamente relacionado con la estructura de la materia. Como sabes, los cuerpos están formados por entidades llamadas átomos. En los átomos existen unas partículas que poseen carga positiva, son los _______ y otras partículas que poseen carga negativa son los llamados ______ . Finalmente, los átomos también poseen partículas cuyas cargas están equilibradas que reciben el nombre de _________ . En general, los átomos poseen igual número de protones que de electrones, por lo que la carga positiva de los primeros se compensa con la negativa de los segundos. Así el átomo, en conjunto, no posee carga eléctrica neta, y se dice que eléctricamente neutro.

Si sometemos un cuerpo a ciertas manipulaciones, por ejemplo, frotándolos, se observa:

• Si un cuerpo tiene cargas negativas es porque ha ganado electrones de otros cuerpos y, por tanto, posee más electrones que protones: Ej: La barra de plástico.
• Si un cuerpo tiene carga positiva es porque ha cedido electrones a otros cuerpos y, por tanto, posee menos electrones que protones. Ej.: La barra de vidrio.

CARGA ELECTRICA (q). Defínela:

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La unidad de carga eléctrica

En el S.I. es el Coulomb (C), que se define como la carga eléctrica que, situada a 1 metro de distancia de otra de igual magnitud y signo, la repele con una fuerza de 9.109 Newton.

Las cargas eléctricas se clasifican en:

La carga eléctrica positiva es, por convenio, el tipo de carga eléctrica que adquieren sustancias como el vidrio al ser frotados con un paño de seda.

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1. La carga eléctrica negativa es también por convenio, el tipo de carga eléctrica que adquieren sustancias como el plástico al frotarlas con lana.

1. La carga eléctrica neutra es también por convenio, cuando en un cuerpo las cargas positivas y las cargas negativas son iguales.

FUERZAS ENTRE CARGAS

Si has realizado los experimentos, ahora te has dado cuenta que entre las cargas eléctricas surgen fuerzas de atracción y repulsión que se debe a la característica propia (positiva o negativa) de las cargas que interactúan.

ELECTROSTATICA

 Es la parte de la Electricidad que estudio las cargas eléctricas en reposo.

1° Ley de la electrostática o Ley Cualitativa. (Benjamín Franklin 1706 – 1790)

Los cuerpos con cargas del mismo signo se repelen y los cuerpos con cargas de signo contrario se atraen

Ley de Coulomb

El físico francés Charles Coulomb (1736 – 1806), utilizando una balanza de torsión, estudió las fuerzas con las que se atraían o repelían los cuerpos cargados. Estas fueron sus conclusiones:

• Las fuerzas eléctricas aparecen sobre cada una de las dos cargas que interactúan, y son de igual magnitud e igual línea de acción, pero de sentidos opuestos.
• Las fuerzas eléctricas dependen de los valores de las cargas. Cuanto mayor sean estos valores, mayor será la fuerza con la que atraerán o se repelerán.
• Las fuerzas eléctricas dependen de la distancia que separa las cargas. Cuanto mayor sea esa distancia, menor será la fuerza entre ellas.
• Las fuerzas eléctricas dependen del medio en el que están situadas las cargas. No es igual la fuerza existente entre dos cargas cuando están en el vacío que cuando están en otro medio material, como el aceite o el agua.

Estos factores se resumen en la ecuación conocida como Ley de Coulomb, que permite calcular la intensidad de fuerza de atracción o repulsión de dos cargas puntuales.

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• F es la fuerza expresada en newton

• q1 y q2. Son las cargas, expresadas en coulomb
• d es la distancia que separa las cargas, expresada en metros.
• K es una constante, denominada constante de coulomb, cuyo valor depende del medio, y que el vacío o en el aire es 9x109N.m2/C2.

2° Ley de electrostática o Ley Cuantitativa. (Charles Coulomb 1736 – 1806)

Enúnciala: ______________________________________

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