DIAPOSITIVAS: LA CARGA ELÉCTRICA.

LA CARGA ELÉCTRICA.

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Pie de foto: : JORGE ANDRÉS COHEN MARTÍNEZ. GRADO: 11-04.

1. La electricidad.

En la Grecia clásica se estudió un fenómeno : la propiedad que tenían ciertos cuerpos de atraer objetos livianos, como el ámbar. Thales de Mileto demostró que el ámbar, después de ser frotado con la piel de un animal, atraía ciertas semillas. En el siglo XVI, el físico inglés William Gilbert descubrió a otras sustancias con esta propiedad, a las que denominó sustancias eléctricas y a la propiedad la denominó electricidad. Gilbert descubrió que existían dos tipos de carga: la electricidad vítrea, y la electricidad resinosa. En 1733, el físico francés Charles du Fay, encontró que materiales electrizados del mismo tipo se repelían. 

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2. La electrización.

Consiste en el poder de atracción que adquieren los objetos después de ser frotados. Por ejemplo, como sentir un leve corrientazo cuando al bajarte de un auto tocas una de sus manijas.  Los cuerpos están formados por  átomos, los cuales son positivos (protones), negativos (electrones) y los que su carga es neutra (neutrones). Los átomos poseen igual número de protones que de electrones, por lo cual la carga positiva de los primeros se compensa con la negativa de los segundos. Si un cuerpo tiene carga negativa es porque ha ganado electrones de otros cuerpos y, por tanto, posee más electrones que protones. Si un cuerpo tiene carga positiva es porque ha cedido electrones a otros cuerpos y, por tanto, posee menos electrones que protones.

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3. Cargas eléctricas.

Benjamín Franklin, sugirió la existencia de un único tipo de carga o fluido eléctrico. La magnitud física que nos indica la cantidad de esa propiedad de la materia se denomina carga eléctrica. La unidad de la carga eléctrica en el SI se denomina coulomb o culombio, su símbolo es C. Franklin propuso  dos fuerzas, unas de tracción y otras de repulsión, que  dependía del tipo de electrización de dichos cuerpos.    los cuerpos que tienen carga eléctrica del mismo signo se repelen y los cuerpos que tienen cargas de diferente signo se atraen.  En un cuerpo se determina si hay carga eléctrica con un electroscopio, que consiste en un objeto que se carga al ponerlo en contacto con un cuerpo cargado, de manera que se observa la repulsión entre cuerpos cargados con el mismo tipo de electricidad.

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4. Conservación de carga.

Si un cuerpo tiene carga positiva o carga negativa es porque se ha redistribuido su carga eléctrica. En estas redistribuciones se cumple el principio de conservación de la carga. Este principio indica que la cantidad de carga eléctrica en un sistema aislado es constante, , ya que se puede intercambiar la carga de un cuerpo a otro, pero no se crea ni se destruye. La carga eléctrica está cuantizada. Es decir, existe una cantidad mínima de carga y la carga existente en cualquier cuerpo es un múltiplo de esta cantidad. La carga mínima o carga elemental es la carga del electrón representada por la letra e. Cualquier otra carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, será igual a la carga de un número entero de electrones.   

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5. Conductores y aislantes.

Existen materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, denominados aislantes, como la seda, el vidrio, la madera, la porcelana, etc. Hay otros materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad, denominados conductores, como los metales. Algunos elementos como el silicio o el germanio presentan una oposición intermedia entre los aislantes y los conductores, pero distinta. A estos elementos se les denomina semiconductores. Los electrones en los conductores se mueven libremente, mientras que en los aislantes los electrones se ligan firmemente a los núcleos. En 1911, descubrieron que la conductividad de algunos materiales mejoraba al ser expuestos a temperaturas muy bajas, lo que se denominó superconductividad. Luego en 1987, se descubrió la superconductividad a temperaturas más altas, mayores a 100 K, es decir, 2173 °C. 

Conductores Semiconductores Y Aislantes (binary/octet-stream)

6. Carga por contacto y carga por inducción.

Carga por contacto: al poner en contacto un cuerpo electrizado con otro sin carga eléctrica, se genera un paso de electrones entre el primer cuerpo y el segundo, produciéndose la electrización de este último.  Carga por inducción: al aproximar un cuerpo cargado a otro cuerpo, preferiblemente conductor, que no está cargado, este cuerpo se polariza, es decir, una de sus partes se carga positivamente y la otra, negativamente. El fenómeno se debe a que el cuerpo cargado atrae las cargas de distinto signo y repele a las del mismo signo. A este procedimiento de cargar objetos eléctricamente se denomina carga por inducción.

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7. Polarización de la carga.

Cuando un cuerpo neutro reorganiza sus cargas por acción o por influencia de un cuerpo cargado, se dice que el cuerpo está polarizado. En el caso de los aislantes es diferente. Considera un aislante, no electrizado cuyas moléculas se encuentran distribuidas al azar. Al acercar un objeto electrizado con carga positiva al material aislante, la carga de este actúa sobre las moléculas del aislante haciendo que se orienten y se ordenen de tal forma que sus cargas negativas se ubiquen lo más cerca posible del objeto cargado positivamente. El efecto de este proceso se denomina polarización .

Electrizado (binary/octet-stream)

8. Fuerza entre cargas.

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8.1 La ley de Coulomb.

El físico francés Charles Coulomb , utilizando una balanza de torsión, estudió las fuerzas con las que se atraían o repelían los cuerpos cargados. Estas fueron sus conclusiones: Las fuerzas eléctricas aparecen sobre cada una de las dos cargas que interactúan, y son de igual magnitud e igual línea de acción, pero de sentidos opuestos.  Las fuerzas eléctricas dependen de los valores de las cargas. Cuanto mayor sean esos valores, mayor será la fuerza con la que se atraen o repelen. Las fuerzas eléctricas dependen de la distancia que separa las cargas: cuanto mayor sea esa distancia, menor será la fuerza entre ellas. Las fuerzas eléctricas dependen del medio en el que están situadas las cargas.  Una carga de un culombio equivale a 6,25 x 1018 veces la carga de un electrón. Como es muy grande,  se utiliza un submúltiplo de ella, el microculombio (μC).

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8.2 La fuerza eléctrica en otros materiales.

La fuerza eléctrica depende de la constante electrostática K, la cual se definió para el vacío y que  es la misma para el aire. Si el medio es otro, esta constante presenta variaciones notables de tal forma que la fuerza electrostática entre los cuerpos cargados presenta variaciones. Según el medio, la constante electrostática K, se expresaría como: K = 9x109N*m2/C2Kd. La constante Kd es la constante dialéctica del medio material y no tiene unidades.

Fuerza Electrica (binary/octet-stream)

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