ELECTROSTATICA: LA CARGA ELECTRICA Camilo Andres Mendoza 1107

LA CARGA ELECTRICA

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Presentado a: Prof. Marco Aurelio Navarro   Presentado por: Camilo Andres Mendoza Blanco   Grado: 11-07

Pie de foto: : La electrostática es la rama de la física encargada del análisis de los efectos mutuos que se producen en los cuerpos a causa de su carga eléctrica.

En la antigua Grecia se creía que ciertos cuerpos tenían la capacidad de atraer objetos después de frotarlos con un tejido. Al principio se pensaba que solo el ámbar tenía esta propiedad. A raíz de esto, Thales de Mileto realizo experimentos y descubrió que el ámbar podía atraer ciertas semillas.   En el siglo XVI, el físico William Gilbert descubrió que esta propiedad está presente en otras sustancias a las que llamo "Sustancias eléctricas" y a su propiedad, "electricidad" palabra que deriva del griego elektron (ámbar), Al mismo tiempo, descubrió que existían dos tipos de esta carga:  La que adquiría el vidrio (electricidad vítrea). La que correspondía al ámbar (electricidad resinosa)   En 1773, el físico Charles Du Fay, estudio la repulsión que presenta la electricidad, y descubrió que los materiales que estaban cargados con el mismo tipo de carga se repelían.

ELECTRICIDAD.

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Pie de foto: : La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Wikipedia

La electrización consiste en la capacidad de atracción que tienen los objetos luego de ser frotados. El comportamiento eléctrico que poseen los cuerpos está relacionado con la composición de la materia. Los cuerpos están formados por pequeñas partículas llamadas átomos y estos están comprendidos a su vez por partículas más pequeñas que pueden poseer carga, ya sea positiva (protones), negativa (electrones) o neutras (neutrones). El átomo en sí, es eléctricamente neutro, pues posee igual número de protones y de electrones, compensando sus cargas. Sin embargo, al someter los cuerpos a ciertas manipulaciones, como la frotación con otros cuerpos electrizantes, estos variaran en su carga, haciendo que se vuelvan positivas (perdiendo electrones) o negativos (ganando electrones). Es decir, la naturaleza de la carga de los átomos depende de la cantidad de electrones respecto a la de protones.

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ELECTRIZACION.

Pie de foto: : Electrizacion.

Franklin sugirió que solo existía un tipo de carga o fluido eléctrico. Cuando la cantidad de esta era superior a la normal, el cuerpo presentaba electricidad positiva (adquirida por el vidrio) y en consecuencia, si era menor que la normal, presentaría energía negativa (adquirida por el ámbar). La magnitud física de esta propiedad se denomina carga eléctrica o carga. Su unidad en el SI se denomina coulomb o culombio (c). Franklin propuso que las fuerzas que ocurrían a los cuerpos electrizados eran a distancia, unas eran de atracción y otras de repulsión y que dependían del tipo de carga de dichos cuerpos. Los fenómenos eléctricos son el resultado de la interacción y la transferencia de las cargas de los electrones y protones. Estas interacciones responden a la ley de los signos (signos iguales se repelen y diferentes se atraen) Para poder dar manifiesto de una carga eléctrica, se hace uso del electroscopio, consiste en un objeto que se carga al estar en contacto con un cuerpo cargado, observándose la repulsión entre objetos con igual carga. Este instrumento sirve para detectar si un cuerpo está cargado pero no el tipo de carga que posee.

CARGAS ELECTRICAS.

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Pie de foto: : Ley de los signos.

Cuando disminuye la fuerza eléctrica que mantiene unido el núcleo del átomo con sus electrones, estos se irán alejando de dicho núcleo siendo más fáciles de transferir a otros átomos. Esto quiere decir que si un cuerpo está cargado ya sea positiva o negativamente, es porque su carga eléctrica ha  sido redistribuida. En estas redistribuciones se presenta el llamado Principio de la conservación de la carga (en un sistema aislado se presenta una carga eléctrica constante, ya que podría presentarse un intercambio de cargas entre los cuerpos, pero esta no se crea ni se destruye. La carga eléctrica esta cuantizada, por lo tanto, existe una cantidad mínima de carga y la cantidad de carga en cualquier que exista cuerpo debe ser múltiplo de esta. La carga elemental o mínima se representa mediante la letra e y es la carga del electrón. Otra carga (ya sea positiva o negativa) va a ser igual a un número entero de carga de electrones. Al Culombio ser su unidad en el SI, Su equivalencia con la carga del electrón sera:

CONSERVACIÓN DE CARGA.

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Pie de foto: : Equivalencia entre el Culombio (c) y la carga del electron

La transmisión de electricidad varía mucho en ciertos materiales, esto se debe a su naturaleza conductora. Los medios en los cuales la electricidad se transmite con facilidad se les llaman conductores; a los que no transmiten se les llama aislantes o dieléctricos. Hay otros que presentan una oposición intermedia y se les llama semiconductores. Aislantes: la seda, el vidrio, la madera, la porcelana,.Los electrones se encuentran firmemente ligados al núcleo, por lo tanto, no poseen electrones libres. Conductores: Los metales. Los electrones no se encuentran tan ligados respecto al núcleo, lo que permite que estos se muevan libremente por el material. Semiconductores: El aire y la mayoría de los gases (solo transmiten en ocasiones especiales). Se utilizan en la construcción de transistores y juegan un papel importante en la electrónica. La existencia de electrones libres es mínima. La superconductividad es una cualidad que presentan ciertos materiales al ser sometidos a una temperatura de 0 absoluto (+- -2273 °C), o en temperaturas elevadas (mayores a 100 K, es decir, 2173 °C)

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Pie de foto: : Materiales conductores, semiconductores y aislantes.

CONDUCTORES Y AISLANTES.

Carga por contacto: Al poner en contacto un cuerpo cargado con uno sin carga este último se cargara debido al paso de electrones con el primero produciéndose una electrización. Por ejemplo, al frotar un lapicero plástico y posteriormente acercarle pedazos de papel. Al principio se pegaran, pues hay transferencia de electrones del lapicero hacia los papeles, pero posteriormente se desprenderán ya que las cargas se igualan. Carga por inducción: Se da cuando un cuerpo cargado se acerca a uno neutro, sin necesidad de contacto. Al acercar el objeto cargado al neutro, hace que este último se polarice, es decir, que una de sus partes adquiera carga negativa y la otra positiva. Esto se da ya que el objeto cargado atrae la carga de signo contrario y repele la de mismo signo. Un ejemplo de esto es lo que ocurre durante una tormenta eléctrica, ya que la parte inferior de las nubes (carga negativa) transmite por inducción carga positiva a la superficie de la tierra. A pesar de que los gases son aislantes, si la carga negativa aumenta, los electrones son enviados al gas produciendo chispa. Los relámpagos se forman al saltar los electrones de la nube a la Tierra.

CARGA POR CONTACTO E INDUCCION.

Carga eléctrica: formas para electrizar un cuerpo - Física - Educatina (Enclavar)

Pie de foto: : Formas de electrizacion.

Anteriormente vimos el proceso de polarización mediante inducción en materiales conductores, pero ahora lo veremos en aislantes. Al acercar un objeto cargado negativamente a un aislante cuyas moléculas están organizadas de forma aleatoria.  hace que las moléculas de signo contrario del material aislante se ordenen más cerca de este (en este caso las moléculas positivas), y las negativas se alejen lo mas posible. A este proceso se le conoce como polarización.

POLARIZACIÓN DE LA CARGA.

Clase 1: Electrostática- Polarización (Enclavar)

Pie de foto: : Polarización.

El físico Francés Charles Coulomb, al utilizar una balanza de torsión, hizo un estudio sobre las fuerzas con las que se atraen y se repelen cuerpos cargados y llego a las siguientes conclusiones: Cada una de las fuerzas que actúan poseen fuerzas eléctricas de igual magnitud y línea de acción pero en sentidos opuestos. Las fuerzas eléctricas dependen del valor que posea la carga. Entre mayor sea el valor de carga, mayor será la fuerza eléctrica, ya sea para atraer o repeler. Las fuerzas eléctricas dependen de la distancia y son inversamente proporcionales: A mayor distancia menor fuerza y viceversa. Las fuerzas eléctricas dependen del medio, ya que no es igual la fuerza entre dos cargas por ejemplo, en el aire, que en el agua. La unidad normal para medir la carga eléctrica, es la unidad de cantidad de carga que posee un electro, pero al está ser muy pequeña, el SI establece el culombio (C) como unidad de medida. La cual  es la carga eléctrica que se sitúa a 1 metro de una carga de igual magnitud y signo y la fuerza con la que la repele es de 9 x 10˄9 N. Una carga de culombio es equivalente a 6,25 x 10˄18 veces de la carga de un electrón. En algunas ocasiones, al ser tan grande, se utiliza un submúltiplo llamado microculombio (µC), que es la millonésima parte del culombio.

FUERZA ENTRE CARGAS: Ley de Coulomb.

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.   Si la fuerza tiene signo negativo, indica que hay atracción, por el contrario, si tiene signo positivo, significa que hay repulsión.

FUERZA ENTRE CARGAS: Ley de Coulomb.

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Pie de foto: : Ley de Coulomb

La fuerza eléctrica depende en gran medida de la constante electrostática  (K), la cual fue definida para el vacío y en términos prácticos, para el aire. Por el contrario, en cualquier otro medio, esta constante presentara variaciones de tal forma que la fuerza eléctrica también cambiara.     

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Pie de foto: : Expresion de la constante electrostatica en otros medios.

Fuerza Eléctrica En Otros Materiales.

TABLA DE CONSTANTE Kd

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Pie de foto: : Tabla constante Kd en distintos medios.