Electrostatica

Interrelación entre cargas eléctricas

La Electrostática se ocupa del estudio de las interacciones entre cargas eléctricas en reposo. La historia de la electricidad nos cuenta que las primeras experiencias relativas a los fenómenos eléctricos se refieren a la observación de que cuando ciertos materiales se frotan unos contra otros, adquieren la propiedad de atraer otros objetos (electrización por frotamiento).

Se dice que dichos cuerpos han adquirido una nueva propiedad, denominada electricidad, en virtud de la cual pueden ejercer un nuevo tipo de fuerzas: las interacciones o fuerzas eléctricas.

También se suele de decir que dichos cuerpos han adquirido carga eléctrica o se han cargado eléctricamente.

Experimentos simples permiten deducir las siguientes propiedades relativas a las interacciones eléctricas:

a) Las interacciones eléctricas son mucho más intensas que las interacciones gravitatorias

b) Las cargas eléctricas pueden ser positivas o negativas

c) Las interacciones entre cargas eléctricas pueden ser atractivas o repulsivas. Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen. La carga eléctrica neta de un cuerpo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas. Un cuerpo tiene cantidades iguales de electricidad positiva y negativa (carga neta cero) se dice que es eléctricamente neutro.

Péndulo eléctrico

El péndulo eléctrico es un sencillo dispositivo empleado con fines didácticos para poner de manifiesto ciertos fenómenos electrostáticos. Consiste usualmente en una pequeña esfera de saúco que pende de un hilo de seda y generalmente se utiliza un par de ellos para mostrar cómo interactúan entre sí. La ligereza de la bola de saúco permite que ésta experimente un gran desplazamiento cuando sobre ella actúan fuerzas electrostáticas al acercársele un objeto cargado. Es un material aislante, pero la presencia de cierta cantidad de humedad (absorbida del aire) combinada con algunas sales propias de la madera del saúco le confieren una pequeña movilidad a la carga eléctrica; esto es lo que hace que la madera (o la semilla) del saúco sea particularmente adecuada para estos experimentos.

La explicación es que al acercar el cuerpo cargado, aparece una cierta acumulación de carga de signo opuesto en el lado más próximo de la bola cuya atracción por la del cuerpo provoca el acercamiento del péndulo; al tocarse, parte de la carga del cuerpo se transfiere a la bola de saúco, acumulándose cierta carga, ahora del mismo signo, en la bola lo que origina la repulsión.

Electroscopio.

El electros copio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y sus signos.

El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas.

El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas.

Cuerpos conductores y dieléctricos

Un cuerpo cargado eléctricamente puede transmitir esta carga a otros cuerpos con los que se pone en contacto, denominados cuerpos, materiales o elementos conductores. Existen otros cuerpos a los que no se les puede transmitir dicha carga, denominados aislantes o dieléctricos.

En realidad, un conductor es un material que posee pocos electrones de valencia y tiende a ceder electrones con facilidad.

Los dieléctricos tienen sus cargas relativamente inmóviles, al poseer muchos electrones de valencia, y tienden a ser muy estables, de forma que al crear carga eléctrica en un punto, únicamente se manifiesta en dicho punto.

Conductor

Un conductor eléctrico es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.

Dieléctricos

En los materiales dieléctricos o aislantes no existen electrones libres que se puedan desplazar por ellos; todos se encuentran ligados a sus átomos. Por eso, cuando se aplica un campo externo a un dieléctrico su comportamiento es muy distinto al de los conductores. Las moléculas de los dieléctricos pueden ser de dos tipos: polares o no polares.

Distribución de las cargas eléctricas en los cuerpos

La distribución de las cargas eléctricas en los cuerpos tiende a variar ya bien sean cuerpos en reposo los cuales pueden ser cuerpos conductores que distribuyen las cargas sobre la superficie y si son aisladores se distribuyen a trasvés de volumen. En cambio si se trata de corrientes eléctricas, (electrodinámica) la situación cambia e importa si se trata de corrientes continuas o alternadas y en ese caso de las frecuencias de las mismas. En las continuas es a través de toda la sección, en las alternadas, cuanta mayor frecuencia usa más la zona cercana a la superficie del conductor

Formas de electrización

Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza porque es permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de características

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