Electrostática

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Trabajo Práctico de Física

Electrostática

1) ¿A qué se llama electrostática?

2) ¿Qué establece la ley de Coulomb?

3) ¿A qué se llama carga eléctrica?

4) ¿De qué formas se puede electrizar un cuerpo?

5) ¿Cómo nace el estudio de las cargas eléctricas?

1) ¿A qué se llama electrostática?

La electrostática es la rama de la física que estudia losfenómenos producidos por distribuciones de cargas eléctricas, esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo.
Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente suestudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.
La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de queciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atraen pequeños trozos de papel o pelo, por ejemplo un globo inflado que previamente se ha frotado con un paño seco.

2) ¿Qué establece la ley de Coulomb?

La ley de Coulomb puede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo esdirectamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Desarrollo de la ley de Coulomb:

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barragira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.
En la barra de labalanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Dichas mediciones permitieron determinar que:

▪ La fuerza de interacción entre dos cargas [pic] y [pic] duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica sialguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:
[pic] [pic] [pic]     y     [pic] [pic] [pic]
en consecuencia:

[pic] [pic] [pic]
▪ Si la distancia entre las cargas es [pic], al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla,disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar [pic], la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:
[pic] [pic] [pic]

Asociando ambas relaciones:

[pic] [pic] [pic]
Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar larelación anterior en una igualdad:

[pic]

3) ¿A qué se llama carga eléctrica?

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas (pérdida o ganancia de electrones) que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos...
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