Fundamentos de la Carga Eléctrica y Fenómenos Electrostáticos
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Carga Eléctrica
La electricidad es una propiedad de la materia que se manifiesta por las fuerzas de atracción o repulsión entre sus partes originadas por la existencia de cargas eléctricas.
Cuando un cuerpo adquiere carga eléctrica se dice que se ha electrizado.
Hay dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Cargas eléctricas del mismo signo se repelen y cargas eléctricas de distinto signo se atraen.
La unidad de carga eléctrica en el S.I. es el culombio (C). Un culombio es la carga eléctrica de 6,25·1018 electrones.
Los fenómenos eléctricos naturales se conocen desde la antigüedad, aunque no hubiera una explicación científica para ellos. En la primera mitad del siglo XIX se desarrolló la electroquímica y se demostró la relación entre la electricidad y el magnetismo. En la segunda mitad del siglo XIX se construyeron los transformadores y los primeros generadores de corriente continua y de corriente alterna, lo que permitió la producción de electricidad en centrales eléctricas y su transporte hasta los usuarios. El perfeccionamiento del motor eléctrico incrementó la producción industrial.
En el siglo XX, la electricidad aumentó su incidencia en la vida cotidiana. Antes de 1950 surgieron inventos relacionados con la electricidad, como la lámpara de neón y la radiotelefonía. Posteriormente, el descubrimiento de los semiconductores permitió que se popularizaran aparatos de audio y vídeo, el ordenador, el teléfono móvil, etc. Actualmente, las investigaciones se centran en obtener materiales superconductores, con aplicaciones en el transporte y en la distribución de electricidad, que eviten pérdidas energéticas, y en mejorar las pilas eléctricas.
Naturaleza Eléctrica de la Materia
Los cuerpos, en condiciones normales, no tienen carga eléctrica porque los átomos que los forman son neutros al tener el mismo número de electrones que de protones y ser la carga eléctrica del protón y la del electrón iguales, pero de signo contrario.
Los átomos, sin embargo, pueden ganar o perder electrones. Si los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa. Si los átomos pierden electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.
El origen de la carga eléctrica de los cuerpos está, por tanto, en el desequilibrio entre el número de protones y electrones de sus átomos.
La carga eléctrica total de un sistema material aislado permanece constante, pero por electrización la carga eléctrica puede pasar de un cuerpo a otro. Las cargas eléctricas (electrones o iones) pueden moverse a través de ciertos cuerpos llamados conductores.
Fenómenos Electrostáticos
Existen dos formas de electrizar los cuerpos:
- Electrización por frotamiento: El ámbar, la ebonita (un tipo de plástico) o el vidrio, al ser frotados con lana, seda o piel, se electrizan y atraen pequeños trozos de papel.
- Electrización por contacto: Cualquier cuerpo puede electrizarse por contacto con otro cuerpo electrizado previamente. Por ejemplo, al tocar una varilla de ebonita no electrizada con una varilla de vidrio, electrizada previamente por frotamiento, la varilla de ebonita adquiere carga eléctrica y puede atraer pequeños objetos.
En la vida cotidiana se pueden observar muchos fenómenos electrostáticos: pequeños papeles atraídos por un bolígrafo previamente frotado con un paño; cabellos atraídos por un peine de plástico; pequeños chasquidos y chispas al quitarse la ropa de fibras sintéticas; una regla electrizada atrae un fino hilo de agua, etc.