Campo Electrico

LEY DE COULOMB Y EL CAMPO ELECTRICO
1 CARGAS ELÉCTRICAS.
Los antiguos griegos sabían ya, hacia el año 600 A de C, que el ámbar, frotado con lana, adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros (hierba seca, papel, etc.). Al interpretar hoy esta propiedad se dice que el ámbar está electrizado, o que posee carga eléctrica, o que está cargado eléctricamente. Estos términos se derivan delgriego, elektron que significa ámbar.
En experiencias de clase se utilizan corrientemente una barra de ebonita en lugar del ámbar y una piel. Si después de frotar la ebonita con la piel la acercamos a una bola de corcho que cuelga de una cuerda. Se observa que la bolita de corcho es atraída hacia la varilla (figura 1 a). El experimento análogo realizado con una barra de vidrio frotada con seda dará elmismo resultado (figura 1 b). Por otra parte, si se tienen dos esferas de corcho que previamente han sido "tocadas" cada una por una barra de ebonita previamente frotada con piel. Ambas se repelen (figura 1 c). Lo mismo ocurre si el mismo experimento es realizado con vidrio (figura 1 d).
Ahora, si una de las bolas de corcho ha estado en contacto con la ebonita electrizada, cuando se colocacerca de otra que ha mantenido contacto con el vidrio electrizado, se observa que se atraen (figura 1 e).
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Esto lleva a la conclusión de que hay dos clases de cargas eléctricas, a las cuales Benjamín Franklin (1706-1790) les asignó los nombres de carga negativa la que posee la ebonita frotada con piel y de carga positiva la que posee el vidrio después de frotado con seda.
Como conclusiónde los eventos con bolas de corcho se llega a dos resultados fundamentales: 1) cargas de igual signo se repelen; 2) cargas de distinto signo se atraen.
Tales interacciones atractivas o repulsivas de origen eléctrico coexisten con la interacción gravitatoria de atracción y, en la mayor parte de los casos, esta última puede despreciarse por ser sumamente débil frente a las primeras.
Otro aspectoimportante del modelo de Franklin es el siguiente: si una barra de ebonita se frota con piel y se pone después en contacto con una bola de corcho suspendida. Tanto la ebonita como la bola están cargadas negativamente. Si se aproxima ahora la piel a la bola, esta será atraída, indicando que la piel se halla cargada positivamente. De ello se deduce que cuando la ebonita se frota con piel, aparecencargas opuestas sobre ambos materiales. Siempre que cualquier objeto se frota con otro se obtiene el mismo resultado. Así el vidrio resulta positivo, mientras que la seda con que se ha frotado resulta negativa. Esto sugiere que las cargas eléctricas no son creadas ni destruidas, sino que el proceso de adquirir carga eléctrica consiste en ceder algo de un cuerpo a otro, de modo que uno posee unexceso y el otro un déficit de ese algo. Esto se puede resumir de la siguiente manera en un proceso físico la carga eléctrica siempre se conserva. Hasta fines del siglo XIX no se descubrió que ese algo se compone de porciones muy pequeñas de electricidad negativa, actualmente llamadas electrones.
En 1909, Robert Millikan (1869-1953), quien con su “experimento de la gota de aceite” encontró que lacarga eléctrica siempre se encuentra en la naturaleza como un múltiplo entero de una unidad fundamental de carga e, conocida como carga fundamental. En otra palabras, actualmente se dice que la carga q está cuantizada, donde q representa la carga eléctrica. Así, q = n.e, donde n es un número entero.
La unidad de carga en el sistema internacional (SI) es el coulomb (C). La carga e de un electrónes e = -1.602 x 10-19 C. La materia común está formada por cantidades enteras de electrones y protones que tienen carga negativa y positiva. Hoy se cree que los protones están formados por partículas más pequeñas llamadas quarks, cuyas cargas son múltiplos de e/3. Aparentemente, los quarks no pueden existir fuera de las partículas que forman, de modo que para todo fin práctico, la mínima carga...