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ELECTROSTÁTICA

1. Carga eléctrica
Los átomos están formados por protones (positivos) y neutrones (sin carga) en el núcleo, y alrededor de éste, giran los electrones (negativos) de masa mucho menor.
La carga eléctrica (sea negativa ó positiva) es una propiedad fundamental de la materia, como también lo es la masa.
La relación entre la masa del electrón y la del protón es:

La relaciónentre la carga del electrón y la del protón es:



Después de cada proceso de carga o descarga, la carga neta se conserva; es decir, la suma total de las cargas inicialmente tiene que ser la misma antes y después del proceso en mención.
Dos masas siempre se atraen una a la otra debido a una interacción gravitatoria; pero, las cargas tienen un comportamiento diferente. Las del mismo tipo (osigno) se repelen y las de signo opuesto se atraen.
La unidad de la carga eléctrica es el Coulomb (C). La carga de un electrón es -1,6 x 10-19 C. Algunas veces llamaremos “e” al valor 1,6 x 10-19 C y entonces, la carga del protón es e y la carga de un electrón es -e.
Por lo tanto, cualquier cuerpo cargado debe tener una carga Q de la forma:
Q = + ne
donde n es un número entero positivo. Poreso se dice que la carga está “cuantizada”.
Como el signo de la carga denota su tipo (positivo o negativo) pero no su dirección, entonces la carga es una cantidad física escalar.





Ejercicio 1:
Se produce un rayo cuando hay un flujo de carga eléctrica (principalmente compuesta de electrones) entre el suelo y un nubarrón. La proporción máxima de flujo de carga al caer un rayo es del ordende los 20 000 C/s. Esto dura 100 ms aproximadamente. (a) ¿Cuánta carga fluye entre el suelo y la nube en este tiempo? (b) ¿cuántos electrones fluyen durante este tiempo?

2. Conductores, semiconductores y aislantes
Un material a través del cual los electrones pueden moverse fácilmente se llama conductor; y uno, donde este movimiento es más difícil se le llama aislante. Los metales son buenosconductores porque los átomos de un metal tienen algunos electrones en la capa exterior que no están fuertemente ligados a su núcleo. Los semiconductores, por el contrario, son materiales donde la posibilidad de conducción de la carga depende de algún factor como la dirección, temperatura, etc.
En un pedazo de metal algunos electrones de la capa exterior no están conectados a ningún núcleometálico particular y pueden fácilmente ponerse en movimiento debido a cualquier fuerza eléctrica que actúe sobre ellos. Como resultado de esto, los electrones pueden estar moviéndose a través del conductor metálico con una cierta velocidad, la cual no es muy alta debido a que son frenados por la interacción con otros electrones y núcleos del material.

3. Tierra
Se llama “tierra” a un conductor deinfinitos electrones libres, o sea, se trata de una fuente inagotable de electrones. A todo el conjunto de elementos necesarios para una adecuada referenciación a tierra se denomina Sistema de Puesta a Tierra. En la tierra se profundiza en toda su extensión un electrodo sólido de cobre de 2 metros y más o menos 1,5cm de diámetro, en el extremo que queda se conecta un conector adecuado en el cual vaajustado el cable y este conectado al tomacorriente. Este conector de cobre debe de ir por lo menos a 40cm separado de la pared de la casa.

La tierra física antes descrita, protegerá todo equipo conectado a un tomacorriente de cualquier sobrecarga que pueda haber y por supuesto a los habitantes de la casa, ya que si un objeto tiene un exceso o deficiencia de electrones y se le conecta a tierra,ésta dona o recibe electrones de tal forma que la carga eléctrica del objeto se anule.












4. Formas de electrización de la materia
a. Por frotamiento y por contacto
Al frotarse diferentes materiales unos contra otros, algunos electrones pueden moverse desde un objeto hacia el otro, lo cual significa que, si inicialmente estos materiales eran neutros (suma de cargas es...