Los Fenómenos electrostáticos y electrodinamicos.

[pic 1]INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VILLAHERMOSA

TEMA: FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS Y ELECTRODINÁMICOS

ALUMNA: KARINA VALENZUELA BAUTISTA

SEMESTRE: 2DO

CARRERA: INGENIERÍA EN INFORMÁTICA

MATERIA: FÍSICA PARA INFORMÁTICA

ÍNDICE

INTRODUCCION …………………………………………………………........ Pg. 3

DESARROLLO    ……………………………………………………............... Pg. 4

CONCLUSION     ……………………………………….....................Pg.16

BIBLIOGRAFIA   ………………………………………………………………. Pg. 17

Vamos a ocuparnos de algunos fenómenos que no son del todo desconocidos y que al producirse, llaman en forma muy especial nuestra atención. Se trata de la electricidad.

Desde tiempo muy remoto, ya se sabía que al frotar un trozo de ámbar, este adquiría a la propiedad de atraer cuerpos pequeños, como pedacitos de papel, por ejemplo.

¿Alguna vez te ha sucedido que al quitarte la camisa o la blusa escuchas unos chasquidos y que se producen pequeños destellos al agitar la prenda?

Esto sucede porque durante el día, con la fricción que producen nuestros movimientos, la ropa se electriza y por la noche, al quitárnosla, se descarga.

Frotando dos cuerpos diferentes, ambos se cargan de electricidad, se electrizan. En algún caso no se nota porque la carga adquirida es muy pequeña y se necesitan aparatos muy sensibles para detectarlas, como el electroscopio.

Los cuerpos que se electrizan adquieren cargan eléctricas.

FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS Y ELECTRODINÁMICOS

¿QUÉ ES LA ELECTROSTATICA?

La electrostática es la parte de la física que, como su nombre lo indica, se ocupa del estudio de las cargas eléctricas en reposo, porque los principios en que se basa el comportamiento de las cargas eléctricas inmóviles constituyen el punto de partida indispensable, para el conocimiento de la corriente eléctrica y de los fenómenos que se relacionan con ella, ya que esta corresponde simplemente al movimiento de las cargas eléctricas.

Su conocimiento es muy útil, porque en él se basa el funcionamiento de muchos aparatos, como los generadores electrostáticos, algunos aceleradores de partículas cargadas, los precipitaderos electrostáticos, etc.

Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los griegos en la antigüedad. El filósofo y matemático Tales, que vivió en la ciudad de Mileto en el siglo V. a. C., observo que un trozo de ámbar, después de ser frotado una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros (como trozos de paja y pequeñas semillas).

Durante mucho tiempo se creyó que estos dos fenómenos eran de la misma naturaleza, es decir, se pensaba que ambos se debían a una misma propiedad de los cuerpos materiales, pero aun en la antigüedad se observó una gran diferencia entre dichos fenómenos: el ámbar frotado ejercía atracción sobre varias clases de cuerpos, mientras que el imán únicamente atraía pedazos de hierro. Por lo tanto, estas atracciones no debían ser confundidas, pues debían corresponder a fenómenos diferentes.

En nuestro lenguaje actual, lo anterior se expresa diciendo que el ámbar frotado ejerce una fuerza eléctrica, y que la piedra del imán ejerce fuerza magnética.

Muchos filósofos atribuían la atracción a una simpatía entre los cuerpos en atracción, y otros creían incluso que los cuerpos atraídos servían de alimento al ámbar.

Otra explicación de las atracciones eléctricas, muy divulgadas en la antigüedad tenía un carácter mecánico (o material). Los defensores de esta hipótesis creían que el ámbar frotado emitía una sustancia invisible, a la cual denominaban “efluvio”. Esta sustancia debía establecer un contacto material entre el ámbar y el objeto cercano, produciendo su atracción.

Durante la edad media predomino la vieja hipótesis de que la atracción se debía a una “simpatía” entre los cuerpos. Pero, la imposibilidad de explicar varios fenómenos eléctricos con base en dicha idea, hizo que los científicos del renacimiento (siglo XV y XVI) volvieran su atención hacia la hipótesis material del efluvio.

Solo hasta casi 2000 años más tarde comenzaron a realizarse observaciones sistemáticas y cuidadosas de los fenómenos eléctricos, entre los cuales destacan los trabajos del médico inglés William Gilbert.

Este científico observo que algunos otros cuerpos se comportan como el ámbar al frotarlos, y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aun cuando no sea ligero.

Gilbert lograba detectar la existencia de fuerzas eléctricas muy pequeñas empleado un aparato inventado por el mismo, y al cual denomino “versorium”.

Este aparato consistía en una pequeña flecha de madera apoyada en un soporte vertical alrededor del cual podía girar con toda libertad.

Si la flecha giraba al acercar un cuerpo frotado a uno de sus extremos, se concluía que el cuerpo estaba presentado el efecto ámbar (o sea, estaba electrizado).

Como el versorium era un aparato sensible, Gilbert logro comprobar que un gran número de sustancias frotadas adquirían esa propiedad, y no únicamente el ámbar, como hasta entonces se creía.

Pues no es únicamente el ámbar, como ellos suponen, el que atrae cuerpo pequeño, sino también el diamante, el zafiro, el cristal, etc. Estas sustancias atraen todas las cosas, y no solo plumas de ave pequeños trozos, sino todos los metales, madera, tierra, y también agua y aceite, y todo lo que está sujeto a nuestro sentidos y es sólido.

CARGA POSITIVA Y CARGA NEGATIVA

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los átomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa).En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones.

La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del electrón es:

Al realizar experimentos con varios cuerpos electrizados, se halla que pueden separarse en dos grupos:

1er grupo

Constituido por los cuerpos cuyo comportamiento es igual al de una barra de vidrio que se frota con seda. Podemos observar que todos los cuerpos electrizados de este conjunto se repelen unos a otros. Decimos que tales cuerpos están electrizados positivamente, o bien, que al ser frotados, adquirieron una carga eléctrica positiva.

2do grupo

Constituido por los cuerpos que se comportan como una barra de goma(o resina) frotada con un trozo de tela de lana. También podemos observar que todos los cuerpos de este grupo se repelen unos a otros, pero atraen a los cuerpos del grupo anterior. Por lo tanto decimos que los cuerpos de este segundo conjunto se encuentran electrizados negativamente, o bien, que adquirieron carga negativa cuando se les froto.

En el Sistema Internacional de Unidades de Medida, la magnitud fundamental es la intensidad cuya unidad es el ampere o amperio, A, siendo la carga una magnitud derivada cuya unidad es el coulomb o culombio C

LEY DE COULOMB

Las cargas del mismo signo se repelen; las cargas de signo contrario se atraen. La fuerza con la que lo hacen es tanto mayor cuantos mayores son las cargas, y tanto menor cuanto más lejos están una de la otra, y depende además del medio que separa ambas cargas.

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario

EJEMPLO

Sea la masa m=50 g=0.05 kg, la longitud del hilo d=50 cm=0.5 m. Se ha medido el ángulo que hace los hilos con la vertical q =22º, determinar la carga q de las bolitas.

La separación entre las cargas es x=2·0.5·sen(22º)=0.375 m

La fuerza F de repulsión entre las cargas vale

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De las ecuaciones de equilibrio

Tsen22º=F
Tcos22º=0.05·9.8

Eliminamos T y despejamos la carga q, se obtiene 1.76·10-6 C ó 1.76 mC.

UNIDADES QUE SE UTILIZAN EN LA LEY DE COULOMB

Como en todos los cálculos de magnitudes físicas, utilizamos diversas unidades de medidas. Para estos cálculos, las unidades son las siguientes:

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