Electrostática- Física

Electrostatica: La carga eléctrica.

  Estudiante: ROOSENTBERYN PEDREROS RAMOS CURSO: 11-06 MATERIA: FÍSICA PROFESOR: MARCO NAVARRO  

La Electrostática.

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Es la rama de la física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica.

La electricidad.

En la antigua Grecia se estudio un fenómeno único, dicho fenómeno que ciertos cuerpos tenían como especialidad atraer objetos livianos después de haber sido frotados por un tejido, principalmente se creía que el ámbar era único material que podía presentar este fenómeno. Thales de Mileto hizo varios experimentos en los que demostró que el ámbar, después de haber sido frotado por la piel de algún animal atraía ciertos objetos,como semillas. William Gilbert descubrió que otras sustancias también poseían esta propiedad. A estas sustancias las llamo sustancias eléctricas mientras que a la propiedad la llamo electricidad. El físico francés Charles du Fay, estudio las interacciones de la electricidad, y encontró que materiales electrizados del mismo tipo se repelían.

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La electrización.

En algún momento de tu vida, como por ejemplo cuando te peinaste, tu pelo se levanta como si existiera una atracción hacia él o cuando pasas cerca de una tv y se te paran los vellos de la piel. El comportamiento eléctrico de los cuerpos esta muy relacionado con la estructura de la materia. Todos lo cuerpo están formados porque pequeñas partes llamadas átomos. Los átomos de dividen en cargas positivas( protones ), cargas negativas( electrones ) y cargas neutras ( neutrones ). Un átomo pose la misma cantidad de protones como de electrones.

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- 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.

Cargas eléctricas.

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Cuando la cantidad de la misma en un cuerpo era superior a lo normal, este presentaba electricidad positiva, la adquirida por el vidrio; y cuando la misma era inferior a lo normal, el cuerpo tenía electricidad negativa, la adquirida por el ámbar. Franklin dijo que que las fuerzas que utilizaban los cuerpos electrizados eran acciones a distancia, unas acciones de atracción y otras de repulsión. En la actualidad conocemos dos tipos de cargas, las positivas que son los protones y las negativas que son los electrones. Estas juntas se atraen, en cambio si ambas son iguales se repelen.  Los átomos tienen la misma cantidad de protones como de electrones para que se compensen entre sí.

Conservación de carga.

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La carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos: moléculas, átomos y partículas elementales. Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Además, las cargas se pueden mover o intercambiar, pero sin que se produzcan cambios en su cantidad total. Todo objeto cuyo número de electrones sea distinto al de protones tiene carga eléctrica. Si tiene más electrones que protones la carga es negativa. Si tiene menos electrones que protones, la carga es positiva. En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aisladose conserva. Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro. La carga se conserva.

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. Como la unidad de carga en el SI es el culombio (C) su equivalencia con la carga del electrón es:  →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→

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Conductores y aislantes.

Los materiales presentan distintos comportamientos ante el movimiento de cargas eléctricas. Existen medios materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estos se llaman aislantes o dieléctricos. Que por ejemplo son: el seda, el vidrio, la madera, la porcelana, etc. En cambio hay otros materiales que se transmiten, son conductores. Por ejemplo, los metales. Pero también hay otros materiales pero son pocos conductores, que son el aire y la mayoría de gases, estos se les llama semiconductores.

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Carga por contacto y carga por inducción.

La carga por contacto se produce si se toca un cuerpo con otro cargado eléctricamente. Cuando esto ocurre se produce un paso de electrones de un cuerpo al otro, con lo cual se electriza. Por ejemplo, si se coloca una pequeña esfera conductora neutra colgando de un hilo y se le acerca una barra cargada eléctricamente hasta establecer contacto momentáneo, se observa que entre la esfera y la barra hay fuerza de repulsión, lo cual nos permita concluir que la esfera ha sido cargada con el mismo tipo de carga que la barra. La carga por inducción consiste en acercar un objeto cargado a otro en el cual se puede presentar una redistribución de cargas; de esta manera, cuando obtenemos, por ejemplo en una esfera, que se concentren cargas positivas, basta con aislar eléctricamente la misma para que esta conserve la carga que inducimos en ella.

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Polarización de la carga.

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Polarización es la separación de estos cargos. Es decir, separar las cargas negativas de las cargas positivas. Aisladores también pueden ser polarizados por un campo eléctrico. Un buen ejemplo es un dieléctrico en los condensadores una función muy importante de una polarización del campo eléctrico. Un condensador no tendrá la capacidad para almacenar la carga si su dieléctrico no es eléctricamente polarizado. Cada material tiene su propia manera única de responder a un campo eléctrico y cómo le afecta el campo eléctrico. Se llama densidad de polarización.

Fuerza entre cargas

La ley de Coulomb -Los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse. -El valor de dicha fuerza es proporcional al producto del valor de sus cargas. -La fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo. -La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Estas constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb.    

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La fuerza eléctrica en otros materiales La fuerza eléctrica depende de la constante electrostática K, la cual se definió para el vacío. Si el medio es otro, esta constante presenta variaciones notables de tal forma que la fuerza electrostática entre los cuerpos cargados presenta variaciones. En la siguiente imagen hay algunos materiales y su valor de constante dieléctrica:  

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