En la presente unidad, iniciamos
el estudio de la Electricidad, es decir vamos a analizar y a tratar de entender
una gran variedad de efectos, muy ligados a nuestra vida diaria, denominados
Fenómenos Eléctricos. En realidad, a
cada instante nos relacionamos con hechos de naturaleza eléctrica, y nuestro
modo de vida depende mucho de las técnicas y aparatos modernos.
El fenómeno eléctrico se conoce
desde hace 600 años a J.C. , los antiguos griegos sabían que el ámbar (en
griego elektron), frotado con lana, es capaz de atraer cuerpos ligeros. No obstante, transcurrieron, cerca de dos mil
años sin que sacaran consecuencias importantes de esta experiencia. En esta
unidad, analizaremos situaciones en las cuales hemos de tratar con cargas
eléctricas, generalmente en reposo. Por
este motivo, este estudio suele recibir el nombre de Electrostática.
Es la parte de la física que se
ocupa de los fenómenos eléctricos relacionados con las cargas eléctricas en
reposo.
LA ATRACCIÓN DE UNA BARRA DE
ÁMBAR: UN FENÓMENO ELECTROSTÁTICO:
Parece que fueron los antiguos
griegos, y concretamente Tales de Mileto
(624-543 a C), los primeros en observar fenómenos electrostáticos. Comprobaron que una barra de ámbar –una
especie de resina- después de ser frotada con lana, adquiría la propiedad de
atraer pequeños objetos.
Hoy puedes comprobar el mismo
hecho si frotas tu regla con una chalina de lana o una lámina de vidrio con
seda y luego la acercas a pequeños trozos de papel: observarás que los
papelitos son atraídos. Esta propiedad
que adquieren algunos cuerpos de atraer luego de ser frotados se debe a que los
cuerpos frotados se cargan eléctricamente.
Todo cuerpo está constituido por
átomos, todo átomo tiene en el núcleo cargas positivas (protones) y está
rodeado de electrones ( cargas negativas).
Cuando un átomo posee la misma
cantidad de protones y de electrones se dice que es eléctricamente neutro.
Cuando un átomo pierde uno o más
electrones se dice que el átomo está cargado positivamente pues se ha ionizado
positivamente.
Cuando el átomo gana electrones
se dice que el átomo está cargado negativamente ose se ha ionizado
negativamente.
Se llama carga eléctrica a la
cantidad de electrones perdidos o ganados por un cuerpo.
De esta manera podemos comprender
que cuando algunos materiales son frotados existe una transferencia de
electrones de un cuerpo a otro, lo que hace que queden cargados
eléctricamente. Por ejemplo, cuando el
vidrio es frotado con seda, la seda “arranca” los electrones del vidrio y, en
consecuencia, la seda se carga negativamente (gana electrones) y el vidrio se
carga positivamente (pierde electrones).
UNIDAD DE LA CARGA ELÉCTRICA: EL
COULOMB
La carga eléctrica es una
magnitud física que puede medirse. Su
función natural es el electrón, pero al ser una cantidad muy pequeña, el S.I.
define como unidad de la carga eléctrica al coulumb (C).
FORMAS DE ELECTRIZAR UN CUERPO:
A.POR
FROTAMIENTO:
Cuando se frotan
algunos cuerpos uno de ellos se carga positivamente mientras que el otro
negativamente; esto se debe a que los electrones libres de algunos cuerpos son
más fáciles en desprenderse que los otros.
Por ejemplo: los electrones de los átomos del plástico están unidos con
más firmeza que los del pelaje de una animal.
Por lo tanto cuando frotamos una barra de plástico con un trozo de piel
hay una transferencia de electrones de la piel a la barra por tanto la barra se
ha cargado negativamente mientras que la piel positivamente.
B.POR
INDUCCIÓN:
Cuando un cuerpo
cargado se le aproxima a un cuerpo descargado (carga nula) éste separa las
cargas.
Por ejemplo: las
esferas inicialmente están descargadas, pero al final se han cargado.
Ley
Cualitativa: “Las cargas eléctricas de la misma naturaleza (igual
signo) se repelan y las de naturaleza diferente (signo diferente) se atraen.
Ley
Cuantitativa (Ley de Coulomb) “Las fuerzas que se ejercen entre dos
cargas eléctricas son directamente proporcional a los valores de las cargas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”
Siendo:
F : fuerza entre
las dos cargas
q1 q2
: cargas eléctricas
d: distancia
entre las dos cargas
k: es la
constante de proporcionalidad, comparadas con la G de la gravitación de Newton, es un número muy grande y redondeando es igual a: k=9x109Nm2