Electricidad 1

C U R S O: FÍSICA MENCIÓN MATERIAL: FM-27

ELECTRICIDAD I
Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los griegos en la antigüedad. El filósofo y matemático Tales, que vivió en la cuidad de Mileto en el siglo V A.C., observó que un trozo de ámbar, después de ser frotado con una piel de animal, adquiría la propiedad deatraer los cuerpos ligeros (como trozos de paja y pequeñas semillas). Casi 2000 años después el médico inglés William Gilbert observó que otros materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aún cuando no sea ligero. Como la designación griega correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término"eléctrico" para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que derivó en los términos electricidad y carga eléctrica. Sin embargo, fue sólo hacia mediados del siglo XIX que estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Faraday, hacia 1833 y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia.Es posible observar el fenómeno descrito al frotar un lápiz con la ropa (atrae pequeños trozos de papel), al frotar vidrio con seda, o ebonita con una piel.

Cargas positivas y negativas
Si se toma una varilla de vidrio y se frota con seda colgándola de un hilo largo (también de seda), se observa que al aproximar una segunda varilla (frotada con seda) se produce una repulsión mutua. Sin embargo,si se aproxima una varilla de ebonita, previamente frotada con una piel, se observa que atrae la varilla de vidrio colgada. También se verifica que dos varillas de ebonita frotadas con piel se repelen entre sí. Estos hechos se explican diciendo que al frotar una varilla se le comunica carga eléctrica y que las cargas en las dos varillas ejercen fuerzas entre sí. La conclusión de tales experienciases que sólo hay dos tipos de carga y que cargas similares se repelen y cargas diferentes se atraen. Benjamín Franklin denominó positivas a las que aparecen en el vidrio y negativas a las que aparecen en la ebonita.

fig. 1

Principio de conservación de la carga
En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creaciónneta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva, tal como pensó Franklin.

Cuantización de la carga
La experiencia ha demostrado que la carga eléctrica no es continua, o sea, no es posible que tome valores arbitrarios, sino que los valores que puede adquirir son múltiplos enteros de una cierta carga eléctrica mínima. Estapropiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que exista físicamente, puede escribirse como N e, siendo N un número entero, positivo o negativo. Vale la pena destacar que para el

electrón la carga es -e, para el protón vale +e y para el neutrón, 0.

Medición dela carga eléctrica
El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en defecto. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9x109 N. Unculombio corresponde a 6,24 × 1018 electrones. En consecuencia, la carga del electrón es -1,6 × 10-19C.

Distribución de las cargas eléctricas en los conductores
Cualquiera sea el signo de las cargas en un conductor, éstas siempre estarán situadas en su superficie externa.

fig. 2 Esto tiene su justificación en el principio de repulsión de las cargas eléctricas del mismo signo. 2

Aislantes y...