Electroestatica

ELECTROSTATICA

INTRODUCCIÓN

Una de las interacciones fundamentales descritas por la física es la electricidad. Aunque conocidos desde la antigüedad, los fenómenos eléctricos no empezaron a ser explicados de forma sistemática hasta las postrimerías del siglo XVIII, y sólo a mediados del XIX se descubrió su estrecha relación con otra manifestación común de la naturaleza: el magnetismo.

La carga eléctrica es una de las propiedades básicas de la materia. Aunque la comprensión extensa de sus manifestaciones se resistió durante siglos al escrutinio de la ciencia. Alrededor del año 600 AC en la antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y pequeñas semillas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto, quién vivió hace unos 2500 años aproximadamente

El médico inglés William Gilbert (1540 - 1603) observó que algunos otros materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aún cuando no sea ligero. Como la designación griega correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que derivó en los términos electricidad y carga eléctrica. Además en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos.

El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se lo atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles du Fay aunque fue Benjamín Franklin quién al estudiar estos fenómenos los denominó como (+) y (-).

Sin embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX que estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday, hacia 1833 y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell.

Posteriormente los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.

Los fenómenos eléctricos, indivisiblemente unidos a los magnéticos, están presentes en todas partes, ya sea en las tormentas, la radiación solar o el cerebro humano. Modernamente, sus propiedades se aprovechan en múltiples campos de actividad, y la electricidad se ha convertido en una forma esencial de consumo y transporte de energía.

CARGA ELECTRICA

Propiedad de algunas partículas elementales que da lugar a una interacción o fuerza electrostática entre ellas, y por extensión a toda una serie de fenómenos definidos como eléctricos.

Los resultados experimentales han confirmado la naturaleza eléctrica inherente de la materia es decir la carga eléctrica al igual que la masa es otra propiedad fundamental de la materia.

La carga aparece en la naturaleza de dos formas, denotadas convencionalmente como carga positiva y carga negativa para distinguirlas. Dos partículas con cargas del mismo tipo (lo que se conoce como cargas del mismo signo), se ven sometidas a una fuerza de repulsión entre ellas; por el contrario, dos partículas con cargas de distinto signo se ven sometidas a una fuerza de atracción entre ellas. Por algún motivo, la carga eléctrica está unida a la masa. Es decir, no se conoce ninguna partícula elemental carente de masa que posea carga (no se conocen fotones cargados). La unidad natural de carga negativa es el electrón, mientras que la unidad natural de carga positiva es el protón. Ambas partículas poseen cargas de la misma magnitud, pero sus efectos sobre otra carga son opuestos. Los quarks poseen cargas que son una fracción de la unidad de carga del electrón, pero no es posible encontrar quarks aislados.

La materia está formada de átomos y los átomos están compuestos de protones y electrones así como de neutrones sin carga, luego si un objeto tiene el mismo número de electrones como de protones su carga neta será cero es decir está en estado neutro. Los cuerpos están cargados cuando el número de electrones y protones no es igual.

El exceso de electrones haría que un cuerpo estuviese cargado negativamente, mientras que el defecto de electrones (los protones forman parte del núcleo atómico, y no son en principio susceptibles de ser ganados o perdidos con facilidad) haría que el cuerpo estuviese cargado positivamente. El hecho de que el cuerpo esté cargado se debe a la ganancia o la pérdida de electrones.

Todos los electrones son idénticos; es decir, todos tienen la misma masa y la misma carga. Todos los protones son idénticos, igualmente todos los neutrones lo son.

La carga del protón que es positiva es de la misma magnitud que la carga negativa del electrón.

CARACTERISTICAS DE LA CARGA ELECTRICA.

CONSERVACION DE LA CARGA

La carga se conserva; o sea, no puede ser creada ni destruida. Si un objeto pierde electrones es por que éstos han pasado a otra parte. Por ejemplo, al frotar la varilla de vidrio con lana, ésta pierde electrones quedando cargada positivamente, pero al mismo tiempo la lana recibe la misma cantidad de electrones quedando cargada negativamente. En el sistema aislado vidrio-lana la carga permanece constante.

CUANTIZACION DE LA CARGA

La experiencia ha demostrado que la carga eléctrica no es continua, o sea, no es posible que tome valores arbitrarios, sino que lo valores que puede adquirir son múltiplos enteros de una cierta carga eléctrica mínima. Todo cuerpo cargado tiene un excedente o un déficit de electrones esto significa que la carga del cuerpo es un múltiplo entero de la carga del electrón. La carga del electrón es e- = - 1.6 x

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