Electrostática
Electrostática
La electrostática es el área de la física que se encarga de estudiar fenómenos asociados a cargas eléctricas en reposo. sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema.
Un cuerpo cualquiera está formado por moléculas y éstas están formadas por átomos. Los átomos poseen, básicamente, tres tipos de partículas: electrones, protones y neutrones. Se ha descubierto que los electrones y los protones tienen propiedades eléctricas mientras que los neutrones no la poseen. A los electrones se les asignó la propiedad de tener carga negativa y a los protones carga positiva. Se dice, entonces, que un cuerpo está cargado negativamente si tiene un exceso de electrones y está cargado positivamente si tiene una ausencia de electrones, es decir, si tiene más protones que electrones.
La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
Algunas propiedades de un cuerpo cargado eléctricamente.
Un aspecto que es interesante es en relación a la cantidad de carga que puede recibir un cuerpo. Se ha descubierto que solo puede recibir cantidades determinadas por números enteros de electrones, que es la unidad de carga eléctrica. Un cuerpo no puede, por ejemplo, tener una parte decimal de electrones pues estos no se pueden dividir. Respecto a esto un científico diría que la carga está cuantizada. Esto fue descubierto por Robert Millikan en 1909.
Ya se ha mencionado anteriormente que cargas del mismo tipo se repelen y de distinto tipo se atraen. Esta atracción o repulsión entre cuerpos cargados eléctricamente permite la introducción de la existencia de fuerzas eléctricas, que serían de atracción o de repulsión.
Alrededor de un cuerpo o partícula cargada eléctricamente se forma una zona en donde otro cuerpo o partícula cargada eléctricamente va a ser atraída o repelida por la primera, a esta zona se le llama campo eléctrico.
Por último, y no por que sea menos importante, mencionaremos que la cantidad de carga eléctrica se conserva. Es decir, si consideramos las cargas eléctricas de todos los cuerpos, la suma total de la cantidad de carga se mantiene constante. Se verifica, entonces, que si un cuerpo “pierde” carga eléctrica hay otro u otros que la están “ganando” para sí.
Procesos de electrización:
Se trata de procedimiento que permite que un cuerpo que se encuentra neutro eléctricamente adquiera carga eléctrica de algún tipo. Trataremos tres procedimientos, a saber: por fricción, por contacto y por inducción.
Un cuerpo que se carga eléctricamente, por algún mecanismo, se dice que adquiere carga electrostática.
Por fricción:
Para cargar un cuerpo neutro por el método de fricción se necesitan dos cuerpos neutros eléctricamente. Si no hay seguridad de que lo estén deberán conectarse, brevemente, a tierra. Una vez que se tiene la seguridad de contar con dos cuerpos neutros eléctricamente se ponen en contacto y se friccionan entre sí.
Ocurre que a nivel superficial de ambos cuerpos se produce un traspaso de electrones de uno a otro cuerpo. Aquel que reciba más electrones quedará cargado negativamente y el otro, que cedió más electrones, quedará cargado positivamente.
Hay materiales que por características propias al ser frotados van a quedar con un tipo determinado de carga, por ejemplo, si frotamos piel de gato con ámbar, el ámbar quedará cargado negativamente y la piel con carga positiva. Y si frotamos un paño de seda con un trozo de vidrio el vidrio quedará cargado positivamente y el paño con carga negativa.
En este proceso, la carga que “pierde” un cuerpo la “gana” el otro, por lo tanto la carga total entre ambos cuerpos se mantiene constante
Por contacto:
Aquí necesitamos un cuerpo previamente cargado, por ejemplo negativamente, y otro neutro. Ya sabemos que hacer para asegurarnos de que esté neutro.
De esta forma el que estaba neutro quedará cargado negativamente y el que estaba cargado previamente seguirá cargado, pero con menor carga que la que tenía. Al final del proceso ambos cuerpos quedan cargados negativamente y, nuevamente, se tiene que la carga total del conjunto de los dos cuerpos se mantiene constante.
Por inducción o por influencia:
Igual que el método anterior, necesitamos un cuerpo neutro eléctricamente y otro cargado. Supongamos que el cuerpo cargado tiene carga positiva.
Acercamos los cuerpos sin que haya contacto. Veremos que en el cuerpo neutro se produce una polarización, donde el cuerpo cargado positivamente atrae a la carga negativa del que está neutro.
