Campo electrico

Capítulo 1 La carga eléctrica
1.1 Introducción
El mundo que nos rodea hoy en día y nuestra vida cotidiana está llena de aplicaciones de la electricidad que en el último siglo ha tenido un vertiginoso desarrollo. La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos, químicos, entre otros. Laelectricidad tiene una larga historia. Thales de Mileto (aproximadamente 600 a.C.) describe las primeras observaciones de los fenómenos de atracción eléctrica al observar cómo trozos de ámbar (una resina fósil que los fenicios traían de las costas del mar báltico) al ser frotados atraían pequeños objetos como pajitas o plumas. Como la palabra para el ámbar en griego antiguo es elektron, a esta propiedaddel ámbar se le llamó electricidad. Cabe indicar que dentro del estudio de la electricidad se tienen dos partes, en la primera, la Electrostática, se estudia las cargas en reposo, mientras que en la segunda, la Electrodinámica, se estudian las cargas en movimiento. Las interacciones electrostáticas son muy importantes en la naturaleza pues mantienen unidos a los átomos, a las moléculas y a nuestroscuerpos. Las fuerzas eléctricas entre cuerpos cargados tienen muchas aplicaciones industriales: rociado electrostático de pintura y el recubrimiento con polvos electrostáticos, la precipitación de cenizas volantes, la impresión sin impacto por chorro de tinta y el fotocopiado. En esta última actividad por ejemplo, las partículas de un polvo negro llamado toner que se encuentran adheridas a susesferas portadoras por medio de fuerzas electrostáticas, son atraídas a una imagen latente con carga positiva del documento que desea copiarse, la cual se forma sobre un tambor giratorio. Una hoja de papel cargada atrae hacia sí las partículas del toner del tambor, después de lo cual se funden mediante calor para obtener la copia final. El estudio de la carga eléctrica se inicia con el estudio de losfenómenos electrostáticos. Tomemos un experimento fácilmente reproducible para iniciar en el estudio de la carga eléctrica: Si se frota una varilla de plástico con un trozo de piel y hacemos el mismo procedimiento con otra varilla de plástico, podemos ver que las varillas de plástico tienden a repelerse cuando las acercamos. Si frotamos una varilla de vidrio con seda y hacemos el mismoprocedimiento con otra varilla de vidrio, podemos ver que las varillas de vidrio también tienden a repelerse si las acercamos. Ahora, si tenemos una varilla de plástico y otra de vidrio, una frotada con piel y otra con seda respectivamente, cuando las acercamos estas varillas se atraen. Ver figura 1.1 Benjamín Franklin (1706-1790), notable científico norteamericano, sugirió que todo objeto poseía unacantidad “normal” de electricidad, y esta electricidad podía transferirse de un objeto a otro por frotación permitiendo a un objeto “cargarse”, de modo que uno tenga exceso de electricidad y el otro un defecto de electricidad, siempre del mismo valor. Asimismo describió a las cargas resultantes con los signos más y menos o cargas positiva y carga negativa.

Capítulo 1: La carga eléctrica

PielVarilla de plástico

Seda Varilla de vidrio

Varillas de vidrio o de plástico

Varilla de plástico

Varilla de vidrio

Figura 1.1 Ejemplos de atracción y repulsión de cuerpos cargados.

Explicó que el plástico frotado con piel tendrá carga negativa o “defecto de electricidad” y la piel tendrá una carga positiva o “exceso de electricidad”, ambos de igual magnitud. Del mismo modo, la barrade vidrio frotada con seda tendrá una carga positiva y la seda tendrá una carga negativa de igual magnitud. De este modo, las dos varillas de plástico poseen el mismo signo de carga y por lo tanto se repelen, de manera igual sucede con las varillas de vidrio. Sin embargo, una varilla de vidrio y una varilla de plástico poseen distintos signos de carga y se atraen mutuamente. Este razonamiento se...