De Todo
Páginas: 17 (4064 palabras)
Publicado: 7 de noviembre de 2012
CURSO DE FISICA GENERAL
Orientado hacia las Ciencias de la Vida y de la Tierra[1]
Parte 3. Electromagnetismo
Capítulo 1. Carga Eléctrica y Campo Eléctrico
1.1 Carga eléctrica
Antecedentes más importantes
• Alrededor del año 600 antes de nuestra era (a.n.e.) el filósofo griego Tales de Mileto (625- 546 a.n.e.)[2] observó que las piedras de ámbar frotadas con lana de oveja erancapaces de atraer objetos ligeros como hilos u hojas secas. El ámbar es una resina fósil, denominada electrón en griego. De ahí el nombre moderno de electricidad para designar a éste y otros fenómenos relacionados.
• Año 1500: el médico y físico inglés William Gilbert (1544-1603) descubrió que otras muchas sustancias tenían la capacidad de atraer objetos ligeros cuando se frotaban, y aplicó eltérmino electrización al fenómeno. Fue el primero en utilizar términos como 'energía eléctrica' ‘fuerza eléctrica’ y 'atracción eléctrica'.
• Año 1700: el también médico y físico alemán Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) propuso explicar el fenómeno de electrización considerando la existencia de dos tipos de partículas elementales acarreando una “carga” positiva (+) o negativa(-), respectivamente. Las partículas pasarían de un cuerpo a otro durante la frotación.
• Año 1897: Sir Joseph John Thomson (1856-1940) descubre el electrón, partícula elemental de carga (-), y en 1919 Lord Ernest Rutherford of Nelson (1871-1937) descubre el protón, partícula elemental de carga (+). Ambos fueron galardonados con el premio Nóbel por sus investigaciones; el primero en 1906, elsegundo en 1908.
Estado actual de conocimientos
El estado actual de conocimientos acerca de las cargas eléctricas puede resumirse en la forma siguiente. Una varilla de vidrio frotada con seda repele a otra tratada de la misma manera anteriormente: aparecen fuerzas de repulsión (ver figura). Sin embargo, si se sustituye una de las varillas por otra de caucho duro (ebonita), que ha sidofrotada con piel de conejo, se encuentra que las varillas se atraen.
Por otra parte, dos varillas de ebonita frotadas con piel se repelen.
Se llega así rápidamente a la conclusión de que hay dos tipos de cargas, designadas arbitrariamente como positivas (+) y negativas ((). Las cargas de igual signo se repelen; las de signo contrario se atraen.
¿De qué forma ocurre la electrización? Segúnel modelo clásico del átomo, los electrones de carga negativa rotan alrededor de un núcleo positivo. Al frotar la varilla ocurre la interacción entre los átomos que están en la superficie de los cuerpos frotados. Los electrones de las capas atómicas más externas, débilmente ligados al núcleo, pasan de un cuerpo a otro; en un caso, del vidrio a la seda; en el otro, de la piel de conejo a laebonita. De esta manera el vidrio queda cargado positivamente, y la ebonita con carga negativa. La partícula de carga elemental negativa es el electrón, y la carga del electrón se designa usualmente por e-. La de carga positiva es el protón (carga e+), de masa 1836 veces mayor que la del electrón.
Los protones se encuentran en el núcleo atómico, y prácticamente no poseen movilidad. Son loselectrones quienes tienen posibilidad de moverse de un cuerpo a otro durante la frotación. Cuando hay un exceso de electrones en el cuerpo, la carga es negativa. Cuando faltan electrones (por haber pasado a otro cuerpo), la carga es positiva. La triboelectricidad o electrización por frotamiento se encuentra presente, en mayor o menor grado, en todos los cuerpos.
Cuantización de la cargaEs un hecho experimental ampliamente comprobado que la carga está cuantizada. Significa que hay una pequeña cantidad de carga elemental que no admite división: el cuanto (o quantum) de carga. Esa carga es la carga del electrón, y en el Sistema Internacional de Unidades toma el valor
e- = 1.6 x 10-19 C ,
donde el símbolo C representa el Coulomb, unidad de carga en este sistema.
El valor...
Orientado hacia las Ciencias de la Vida y de la Tierra[1]
Parte 3. Electromagnetismo
Capítulo 1. Carga Eléctrica y Campo Eléctrico
1.1 Carga eléctrica
Antecedentes más importantes
• Alrededor del año 600 antes de nuestra era (a.n.e.) el filósofo griego Tales de Mileto (625- 546 a.n.e.)[2] observó que las piedras de ámbar frotadas con lana de oveja erancapaces de atraer objetos ligeros como hilos u hojas secas. El ámbar es una resina fósil, denominada electrón en griego. De ahí el nombre moderno de electricidad para designar a éste y otros fenómenos relacionados.
• Año 1500: el médico y físico inglés William Gilbert (1544-1603) descubrió que otras muchas sustancias tenían la capacidad de atraer objetos ligeros cuando se frotaban, y aplicó eltérmino electrización al fenómeno. Fue el primero en utilizar términos como 'energía eléctrica' ‘fuerza eléctrica’ y 'atracción eléctrica'.
• Año 1700: el también médico y físico alemán Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) propuso explicar el fenómeno de electrización considerando la existencia de dos tipos de partículas elementales acarreando una “carga” positiva (+) o negativa(-), respectivamente. Las partículas pasarían de un cuerpo a otro durante la frotación.
• Año 1897: Sir Joseph John Thomson (1856-1940) descubre el electrón, partícula elemental de carga (-), y en 1919 Lord Ernest Rutherford of Nelson (1871-1937) descubre el protón, partícula elemental de carga (+). Ambos fueron galardonados con el premio Nóbel por sus investigaciones; el primero en 1906, elsegundo en 1908.
Estado actual de conocimientos
El estado actual de conocimientos acerca de las cargas eléctricas puede resumirse en la forma siguiente. Una varilla de vidrio frotada con seda repele a otra tratada de la misma manera anteriormente: aparecen fuerzas de repulsión (ver figura). Sin embargo, si se sustituye una de las varillas por otra de caucho duro (ebonita), que ha sidofrotada con piel de conejo, se encuentra que las varillas se atraen.
Por otra parte, dos varillas de ebonita frotadas con piel se repelen.
Se llega así rápidamente a la conclusión de que hay dos tipos de cargas, designadas arbitrariamente como positivas (+) y negativas ((). Las cargas de igual signo se repelen; las de signo contrario se atraen.
¿De qué forma ocurre la electrización? Segúnel modelo clásico del átomo, los electrones de carga negativa rotan alrededor de un núcleo positivo. Al frotar la varilla ocurre la interacción entre los átomos que están en la superficie de los cuerpos frotados. Los electrones de las capas atómicas más externas, débilmente ligados al núcleo, pasan de un cuerpo a otro; en un caso, del vidrio a la seda; en el otro, de la piel de conejo a laebonita. De esta manera el vidrio queda cargado positivamente, y la ebonita con carga negativa. La partícula de carga elemental negativa es el electrón, y la carga del electrón se designa usualmente por e-. La de carga positiva es el protón (carga e+), de masa 1836 veces mayor que la del electrón.
Los protones se encuentran en el núcleo atómico, y prácticamente no poseen movilidad. Son loselectrones quienes tienen posibilidad de moverse de un cuerpo a otro durante la frotación. Cuando hay un exceso de electrones en el cuerpo, la carga es negativa. Cuando faltan electrones (por haber pasado a otro cuerpo), la carga es positiva. La triboelectricidad o electrización por frotamiento se encuentra presente, en mayor o menor grado, en todos los cuerpos.
Cuantización de la cargaEs un hecho experimental ampliamente comprobado que la carga está cuantizada. Significa que hay una pequeña cantidad de carga elemental que no admite división: el cuanto (o quantum) de carga. Esa carga es la carga del electrón, y en el Sistema Internacional de Unidades toma el valor
e- = 1.6 x 10-19 C ,
donde el símbolo C representa el Coulomb, unidad de carga en este sistema.
El valor...
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