Electrostática: Conceptos Esenciales y Fundamentos de la Electricidad

Conceptos Fundamentales de Electrostática

Electrostática

Es la rama de la Física que estudia las propiedades y acciones de las cargas eléctricas en reposo.

Interacciones Eléctricas

Es la interacción que se produce entre dos cuerpos electrizados, es decir, que poseen la propiedad llamada carga eléctrica.

Partículas Subatómicas Fundamentales

Electrón

Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa que se encuentra girando alrededor del núcleo. Su masa es de 9.10⁻³¹ kg y su carga es de 1,6.10⁻¹⁹ C.

Protón

Es una partícula cargada positivamente que se encuentra dentro del núcleo atómico. Su carga es de 1,6.10⁻¹⁹ C y su masa es de 1,6.10⁻²⁷ kg.

Neutrón

Es una partícula subatómica contenida en el núcleo atómico. No tiene carga eléctrica. Su masa es de 1,6.10⁻²⁷ kg.

Dispositivos y Materiales en Electrostática

Péndulo Eléctrico

Es una esfera de sustancia liviana, puede ser anime o médula de saúco, la cual se encuentra colgando de un hilo aislante.

Electroscopio

Dispositivo que permite conocer si un cuerpo está cargado eléctricamente e identificar el signo de dicha carga.

Conductores

Son aquellos materiales en los cuales las cargas eléctricas se desplazan con bastante facilidad.

Aisladores

Materiales cuyos electrones se hallan fuertemente ligados al núcleo.

Semiconductores

Elementos que actúan como conductor o aislador, dependiendo de las condiciones.

Proceso de Electrización

Es cuando un cuerpo adquiere propiedades eléctricas o es dotado de ellas. Puede ser por:

• Frotamiento: Cuando dos cuerpos eléctricamente neutros se frotan, ambos adquieren carga, uno negativa y el otro positiva.
• Contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado (positiva o negativamente), manteniéndose un flujo de transferencia hasta que se alcance un equilibrio.
• Inducción: Es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo, es decir, aproximando un cuerpo cargado a otro.

Ley de Coulomb

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.

Unidad de Carga Eléctrica: Coulomb

Unidad de carga eléctrica del Sistema Internacional (SI), de símbolo C, que equivale a la cantidad de electricidad transportada por una corriente de intensidad de 1 ampere en 1 segundo.

Campo Eléctrico

Es el espacio que rodea a una carga eléctrica, en el cual actúan fuerzas de atracción o repulsión sobre otras cargas.

Intensidad del Campo Eléctrico

Es la razón que se obtiene entre la fuerza que actúa sobre una carga de prueba y el valor de dicha carga.

Líneas de Fuerza de un Campo Eléctrico

Son líneas imaginarias que son tangentes al campo eléctrico en cada uno de sus puntos, indicando la dirección de la fuerza eléctrica.

Reseña Histórica de la Electricidad

Tales de Mileto (c. 600 a.C.) observó las primeras interacciones eléctricas al frotar el ámbar con una tela de lana, notando que el ámbar adquiría la propiedad de atraer cuerpos pequeños y livianos.

Sir William Gilbert (1544) observó que otros materiales, al ser frotados, también se electrizaban.

Charles du Fay (1698) dedujo la existencia de dos tipos de electricidad, a las que llamó resinosa y vítrea, observando las atracciones y repulsiones entre los cuerpos frotados.

Stephen Gray (1696) observó la conducción de la electricidad a través de algunas sustancias, aunque no todas permitían su paso.

Jean-Théophile Desaguliers (1634) propuso los nombres de aisladores y conductores para las sustancias que impiden o permiten el paso de la electricidad.

Benjamin Franklin (1706) observó que los fenómenos eléctricos ocurren debido a la existencia de un fluido eléctrico presente en todos los cuerpos.

Charles-Augustin de Coulomb (1736) cuantificó las fuerzas de atracción y repulsión entre las cargas, haciendo uso de la balanza de torsión para medir pequeñas fuerzas eléctricas, y así propuso la famosa Ley de Coulomb.