LA ELECTRICIDAD

I.-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.

A) Leyes de la electrostática

Ley cualitativa.- “Dos cuerpos con cargas de diferentes signos (naturaleza diferente) se atraen y con cargas del mismo signo (misma naturaleza) se repelen”.

Ley cuantitativa o ley de Coulomb.- (1725-1806) “Las fuerzas que se ejercen entre dos cargas eléctricas son directamente proporcionales a los valores de las cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa”. El Físico francés Charles Coulomb hizo un estudio cuantitativo sobre dichas fuerzas y después de varios experimentos llegó al enunciado denominado Ley de Coulomb.

F= K. q₁. q₂ Siendo:

d² F = la fuerza entre dos cargas

q₁= Cargas eléctricas

d = Distancia

El valor de K es:

K= 9 x 10⁹ Nm²

coul²

B) Campo eléctrico.- El campo eléctrico es la zona del espacio donde cargas eléctricas ejercen su influencia. Es decir que cada carga eléctrica con su presencia modifica las propiedades del espacio que la rodea.

Intensidad de campo eléctrico.- Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el valor de la carga (carga exploradora, elemental o testigo) colocada en dicho punto.

Consideraciones:

Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características son:

a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza

b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por un escalar positivo

c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la cual se aplica dicha fuerza. E=F/qo

d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva

e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del campo y siempre se considera positiva.

Vectorialmente se puede expresar como lo que nos estaría indicando dado que es un producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos contrarios.

Unidad de campo eléctrico

Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema S.I. (Sistema Internacional) es un Newton (N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C

Como el campo eléctrico tiene la expresión general de E = Kq o E = F

d² Q

Líneas de fuerza

La presencia de un campo eléctrico puede indicarse dibujando líneas de fuerza eléctricas al igual que se indican en el campo gravitatorio, mediante líneas de fuerza gravitatorias.

Propiedades:

1) El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de fuerza en cada punto. Como el número de puntos en el espacio es infinito, sólo se dibujan algunas líneas representativas y que indican el campo, dibujando líneas continuas que empiezan o terminan en las cargas. Parten de cargas positivas y llegan a cargas negativas.

2) En consecuencia el número de líneas de fuerza por unidad de superficie disminuye en forma inversamente proporcional a r2 al igual que disminuye el campo eléctrico. Si adoptamos un número fijo de líneas de fuerza para cierta carga puntual, la intensidad de campo eléctrico E estará determinada por la densidad de líneas de fuerza.

Flujo Eléctrico

Conociendo el campo eléctrico podemos determinar pues por medio de una cierta convención el número de líneas de fuerza por unidad de superficie.

f = E . A . cos q

Siendo q el ángulo formado entre la normal al plano y las líneas de fuerza.

C) Potencial eléctricos.- es la propiedad escalar de cada punto del campo eléctrico, que indica la energía que adquiere la unidad de carga al ser colocada en dicho lugar.

El potencial eléctrico creado por una carga q1 en un punto a una distancia r se define como: V = K q

r

Superficies equipotenciales:

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte.).

Superficies equipotenciales creadas por una carga puntual positiva (a) y otra negativa (b)

D) Capacidad eléctrica.- Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado.

...