electrostatica



(Electrostática)




Introducción
La electrostática es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos producidos por distribuciones de cargas eléctricas estáticas, esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado.
En física, la carga eléctrica (expresada con la letra q) es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzasde atracción y repulsión. Dicha propiedad está relacionada con la pérdida o ganancia de electrones.
Una partícula subatómica es una partícula más pequeña que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta. Las partículas subatómicas son aquellas que constituyen a los átomos: Esto es, protones, electrones y neutrones

















Esquema de un átomo de Helio,mostrando el núcleo, el cual está formado por dos protones (en rojo) y dos neutrones (en verde), así como dos electrones (en amarillo).

Alrededor del año 600 a. C. el filósofo griego Thales de Mileto describió por primera vez fenómenos electrostáticos producidos al frotar fragmentos de ámbar y comprobar su capacidad de atracción sobre pequeños objetos.
El físico real británico William Gilbertutiliza por primera vez la palabra electricidad del griego elektron (ámbar). El jesuita italiano Niccolo Cabeo analizó sus experimentos y fue el primero en comentar que había fuerzas de atracción entre ciertos cuerpos y de repulsión entre otros.
En 1733 el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia de dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa, constatando que:
Los objetosfrotados contra el ámbar se repelen
También se repelen los objetos frotados contra una barra de vidrio
Sin embargo, los objetos frotados con el ámbar atraen los objetos frotados con el vidrio.
Experimentos de laboratorio demostraron que los electrones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros electrones, los protones ejercen fuerzas de repulsión sobre otros protones, mientras que los protonesy electrones se atraen mutuamente.
Símbolo que utilizaremos para un electrón
Símbolo que utilizaremos para un protón
Convencionalmente fue establecido que la carga de los electrones es Negativa (-) y la de los protones Positiva (+)






Para fines de este curso, una partícula cargada o una carga puntual será lo mismo que una partícula subatómica, cuya carga q puede serpositiva o negativa.

Existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forma parte de la enseñanza moderna; como el de comprobar cómo ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotadura.

















Aislantes y conductores:
Aislantes eléctricos: Son aquellos materiales en los que las cargas eléctricas no se mueven con tanta libertad.
Conductores eléctricos:Son aquellos materiales en los que las cargas eléctricas se mueven con libertad.

Materiales como el vidrio, caucho y la madera entran dentro de la categoría de aislantes eléctricos. Cuando estos materiales son cargados por frotamiento, sólo el área que se frota queda cargada y la carga no puede moverse hacia otras regiones del material.


En contraste, materiales como el cobre, el aluminio yla plata son buenos conductores eléctricos. Cuando estos materiales se cargan en alguna pequeña región, la carga se distribuye rápidamente por sí sola sobre toda la superficie del conductor. Si se sostiene una barra de cobre con la mano y se frota con lana o cualquier piel, la barra no atraerá a un pequeño pedazo de papel. Esto podría sugerir que no se puede cargar el metal. Sin embargo, si sesostiene la barra de cobre con un mango de madera y después se frota, la barra permanecerá cargada y atraerá al trozo de papel.
Esto se puede explicar al observar que en el primer caso, la carga eléctrica producida por frotamiento pasa con facilidad del cobre a nuestra mano y, finalmente, hacia la tierra. En el segundo caso, el mango aislador de madera evita el flujo de la carga hacia la tierra....