Elektrizitatea: Oinarriak, Elektrizazioa eta Coulomben Legea

Elektrizitatea

Elektrizitatea karga elektrikoaren fluxuak sortzen dituen fenomeno fisikoen multzoari deritzo. Fenomeno horiek, beraz, materiaren propietateen ondorioa dira. Zergatik? Gorputz baten karga elektrikoak materiaren egitura atomikoan duelako jatorria.

Atomoaren kanpoko geruza elektroiz osatua dago, karga negatiboa duten partikulez; bere nukleoa, berriz, protoiz osatua dago, karga positibodun partikulez (elektroien balio absolutu berdina dute), eta neutroiz, hau da, kargarik gabekoez. Egoera normaletan gorputzak neutroak dira, elektroi eta protoi kopuru berdina dutelako.

Karga elektriko desberdina duten gorputzek elkar erakartzen dute, eta, aldiz, karga bera duten gorputzek elkar aldaratzen dute. Hala ere, zenbait atomok erraz askatzen dituzte kanpo-geruzetako elektroiak eta, ondorioz, elektrikoki kargaturik geratzen dira: hau da, gorputza elektrizatu egiten da.

Elektrizazioa

Elektrizazio-prozesuaren bitartez gorputz batek karga elektrikoa bereganatzen du. Karga elektrikoa (q), masaren, bolumenaren eta beste magnitudeen antzera, neur daitekeen materiaren propietate bat da. Oinarrizko karga-unitatea elektroia da eta, beraz, elektrizatuta dagoen edozein gorputzen kargaren balioa elektroiaren multiploa izango da. Elektroia, ordea, oso unitate txikia da eta ez da erabilgarria eguneroko kalkuluetan. Praktikan SIan erabiltzen den karga-unitatea coulomb (C) deritzona da, Charles-Augustin de Coulomb fisikari frantziarraren omenez.

Elektrizazio motak:

• IGURZTEA: Bi objektu neutro elkarren aurka igurtzita, kargatu egiten dira, bat karga positiboarekin eta bestea karga negatiboarekin.
• INDUKZIOA: Kargaturik dagoen gorputz batek neutroa den beste bat erakar dezake.
• UKIPENA: Gorputz neutro bat karga daiteke, aurrez kargaturik dagoen beste batez ukituz.

Elektroskopioa

Gorputz bat elektrikoki kargatuta dagoen ala ez detektatzeko, elektroskopioa erabiltzen da. Elektroskopioa metalezko bi xafla oso mehez osatutako tresna da, funtsean. Xafla mehe horiek beirazko ontzi baten barruan daude, metalezko euskarri batetik zintzilik. Esfera batek aztertu nahi den gorputzaren karga elektrikoak jasotzen ditu. Karga horiek, positiboak edo negatiboak, bi xafletaraino iristen dira, euskarritik iraganez, eta karga biak berdinak direnez, xaflak zabaldu egiten dira. Zenbat eta handiagoa izan karga kopurua, orduan eta gehiago zabaltzen dira xaflak.

Coulomben Legea

1784. urtean Coulombek, tortsio-balantza bat erabiliz, kargen arteko erakarpen-indarra edo aldarapen-indarra neurtu zituen. Eta ondorio hau atera zuen, hain zuzen, Coulomben legea izenez ezagutzen dena:

Elektrizitatez kargaturiko bi gorputzen arteko erakarpen- edo aldarapen-indarra bien kargen biderkadurarekiko zuzenki proportzionala da, eta bien arteko distantziarekiko alderantzizko proportzionala. Era matematikoan honela adierazten da:

F= K·q₁·q₂/d²

• F: indarra da, newtonetan (N) neurtuta.
• K: proportzionaltasun konstantea da, eta kargak dauden inguruaren araberako balioa du.
• q1 eta q2: bi gorputzen karga elektrikoa, coulombetan (C) neurtuta.
• d: gorputzen arteko distantzia da, metrotan (m) neurtuta.
• (K hutsean = 9 · 10⁹ N · m²/C²)
• Eremu elektrikoa irudikatzeko indar-lerroak marrazten dira eta bertan kokatutako karga positibo batek egingo lituzkeen ibilbideak dira.