fisica

Física General III

Carga, Materia y Ley de Coulomb

Toribio Córdova C.

CAPITULO I
CARGA, MATERIA Y LEY DE COULOMB

Bobina Tesla: Mediante esta bobina se pueden producir miles de voltios, en la foto se ve Tesla en
su laboratorio de Colorado

Física General III
1.1

Carga, Materia y Ley de Coulomb

Toribio Córdova C.

INTRODUCCIÓN.
Cuando frota sus zapatos en una alfombra yluego toca la perilla metálica de la puerta, Ud. recibe una descarga
eléctrica estática. ¿Por qué sucede esto y porqué es más probable que ello ocurra en un día seco que en un día
húmedo?. Por otro lado, los átomos en un cuerpo se mantienen unidos y no se rompen, aunque las partículas
fundamentales que la constituyen pueden estar moviéndose a altas velocidades ¿Por qué?. ¿Qué sucede
realmenteen un circuito eléctrico?. ¿Cómo funcionan los motores y los generadores eléctricos?.
La respuesta a todas estas preguntas la proporciona una parte fundamental de la física denominada
electromagnetismo, que no es más sino el estudio de las interacciones electromagnéticas las que son muy
intensas y sólo son superadas por las interacciones nucleares fuertes. Las interacciones eléctricas implicanla
presencia de partículas las que poseen una propiedad llamada carga eléctrica, un atributo de la materia que es
fundamental como lo es la masa. El estudio de los fenómenos electromagnéticos centrará nuestra atención en la
mayor parte de éste libro.
Iniciaremos el estudio del electromagnetismo en el presente capítulo con una pequeña discusión sobre la
naturaleza de la carga eléctrica, seguidade una breve introducción a la estructura de la materia, posteriormente
se estudiará en forma concisa a los conductores, aisladores, semiconductores y superconductores. A
continuación estudiaremos la ley de Coulomb la cual describe la fuerza eléctrica entre cargas eléctricas.
Si bien las ideas básicas del electromagnetismo son conceptualmente simples, su aplicación tecnológica actual al
igualque la ciencia pura, ha permitido comprender el comportamiento de los átomos y las moléculas,
comprender los procesos de radiación, estudiar las propiedades eléctricas de un conjunto de sustancias. Al
mismo tiempo el electromagnetismo se ha utilizado en el desarrollo de redes eléctricas, sistemas de transporte de
energía y potencia, sistemas de comunicación electrónica y digital así mismo elconocimiento del
electromagnetismo ha permitido diseñas equipos eléctricos y electrónicos que en la actualidad han
revolucionada la ciencia y la tecnología una de ellos es por ejemplo el microscopio de fuerza atómica MFA.

1.2

CARGA ELÉCTRICA.
Los fenómenos eléctricos se conocen desde tiempos inmemoriales. Existen evidencias tan antiguas como las
observadas por los griegos en los años 600A.C que muestran como ciertas sustancias al ser frotadas entre sí
atraían pequeños objetos. Antes de la edad moderna el ámbar era la mejor sustancia para demostrar éste
fenómeno. Actualmente decimos que el ámbar ha adquirido una carga eléctrica neta o que se ha cargado. La
palabra “eléctrica” se deriva de la palabra griega elektron que significa ámbar.

1.2.1

Observación de la interaccióneléctrica.

Después de que un peine de plástico se frota contra la piel, o se pasa a través del cabello seco, adquiere
la propiedad de atraer pequeños trozos de papel tal como se muestra en la figura 1.1a. Si ahora con el peine
tocamos una esfera pequeña suspendida de un hilo de seda y con la piel tocamos la otra esfera también
suspendida estas experimentan una atracción (figura 1.1b),mientras que si con el peine tocamos las dos esferas
suspendidas experimentan una repulsión (figura 1.1c).

(a)
Figura 1.1

(b)

(c)

(a) El peine frotado con el cabello seco atrae trozos de papel, (b) Atracción eléctrica (c)
Repulsión eléctrica

Física General III

Carga, Materia y Ley de Coulomb

Toribio Córdova C.

Otro ejemplo que muestra la interacción eléctrica es la...