Qué es la electrostática

La electrostática es la rama de la física que se enfoca en estudiar, desarrollar y analizar las cargas eléctricas en “reposo”, es decir a las cargas eléctricas estáticas. Todos los cuerpos poseen carga eléctrica, pues están formados por protones, electrones y neutrones, dicha carga eléctrica hace que los cuerpos estén sometidos de alguna forma a efectos eléctricos, interacciones de atracción y repulsión, esto y muchas conoceremos en esta entrada.

Qué es la carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad que poseen los materiales y en general la materia, por la que las partículas elementales tales como electrones y protones interactúan atrayéndose o repeliéndose entre ellas, los electrones tienen carga negativa, mientras los protones poseen carga positiva. Por otro lado, los neutrones son partículas subatómicas que carecen de dicha propiedad, pues se dice que son partículas neutras, no poseen carga.

Principio de conservación de la carga eléctrica

El principio de conservación de carga eléctrica establece que en un sistema cerrado la carga eléctrica total se mantiene constante, es decir la suma total de las cargas dentro de ella no cambia aunque dentro pueda ocurrir un proceso físico, químico, mecánico, nuclear, etc. o si prefieres podemos decir que la cantidad de protones electrones y neutrones se mantienen constantes.

Matemáticamente podemos expresar que la sumatoria algebraica de las cargas de elementos que con forman el sistema se mantiene constante.

Qué es la electrización

La electrización es un proceso mediante el cual un objeto cualquiera puede adquirir una carga eléctrica neta posita, negativa o neutra. Se dice que cuando un cuerpo tiene más electrones que protones (exceso de electrones) el cuerpo está cargado o electrizado negativamente, en caso contrario, cuando posee más protones que electrones (déficit de electrones) se dice que el cuerpo está cargado o electrizado positivamente.

A continuación conoceremos varias formas en las que un cuerpo puede ganar o perder electrones, de tal manera que quede electrizada, entonces veamos cuales dichos métodos de electrización.

Métodos de electrización

La electrización puede ocurrir de varias maneras, es decir: un cuerpo puede cargarse positiva o negativamente cuando pierde o gana electrones respectivamente; los electrones pueden ser transferidos cuando un cuerpo es sometida a ciertas condiciones, conozcamos las más comunes.

Por frotamiento.

Este método de electrización se produce cuando dos cuerpos adecuados (por ejemplo una varilla de vidrio y una paño de seda) entran en contacto y son frotados una contar la otra con ligera intensidad y fuerza; al final uno de ellos cede electrones al otro, de tal manera que el ganador de electrones queda cargada negativamente y el perdedor de electrones positivamente, es posible que ambos queden electrizados con cargas iguales pero con signos contrarios. Cuando ocurre esto los cuerpos pueden experimentar atracción, ya cargas de signos contrarios de atraen y cargas de signos iguales se repelen.  

Por inducción

Dos cuerpos pueden electrizarse por inducción, sin necesidad de entrar en contacto, basta con un acercamiento entre ellos sin llegar a tocarse; para este caso se tiene un objeto cuya carga es neutra y se encuentra aislado, a este se le conoce como el inducido (un material conductor) por otro lado tenemos al inductor, otro cuerpo cargado previamente con cierta cantidad de carga eléctrica.

El inductor se acerca al inducido sin hacer contacto, este acercamiento hará que el inducido experimente una separación de cargas. Una vez se han separado las cargas del inducido, se procede a conectarla a tierra mediante un conductor eléctrico, este servirá para que electrones puedan entrar o salir del inducido, de esta manera el inducido puede liberar o ganar electrones, cosa que al final quede cargada con signo contrario al inductor. Una vez cargada el inducido, se procede a alejar al inductor y el inductor queda electrizada o cargada.

Por contacto

En este caso los cuerpos entran en contacto directo, un cuerpo cargado con uno neutro, esto permite que el cuerpo cargado pueda transferir electrones al neutro, de tal manera que al separarse, ambos quedan cargados con signos iguales.

Ley cualitativa de las cargas

La ley que describe las cualidades de las cargas eléctricas establece experimentalmente que cargas eléctricas con signos iguales se repelen, es decir, experimentan un grado de fuerza repulsiva entre ellas y cargas con signos contrarios se atraen, es decir experimentan fuerza de atracción entre ellas.

Ley cuantitativa de las cargas (ley de coulomb)

La ley cuantitativa de las cargas eléctricas establece con cuanta fuerza se repelen o atraen las cargas eléctricas, esto depende de ciertos factores y es lo que veremos a continuación mediante la ley de Coulomb.

Ley de coulomb

La ley de Coulomb establece que la fuerza eléctrica con la que interactúan dos cuerpos cargados eléctricamente, depende directamente de las magnitudes de dichas cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa los centros de dichos cuerpos.

La constante de Coulomb

La constante de Coulomb K es la constante de proporcionalidad que depende del medio y en el vacío su valor es igual a K=8.9875517873681764×109 N·m2/C2 y redondeando K=8,99 x 109 N·m2/C2, además para fines prácticos se llega a tomar en cuento a K= 9 x 109 N·m2/C2