Electricidad Y Magnetismo

BLOQUE III. LEYES DE LA ELECTRICIDAD
ELECTROSTÁTICA
La electrostática es la ciencia que se ocupa de las cargas eléctricas en reposo.
Hay unos objetos que se electrifican por medio del frotamiento, es decir se cargan; por ejemplo al frotar un globo en el pelo de un gato.
El electroscopio es un instrumento de laboratorio sensible que se utiliza para detectar la presencia de carga eléctrica.
Laprimera ley de la electrostática nos dice: “las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen”.
Por lo tanto existe una fuerza de repulsión entre dos objetos que están electrificados de la misma manera (positivamente) y existe una fuerza de atracción entre un objeto cargado positivamente y otro cargado negativamente.
La teoría atómica moderna sobre la materia sostieneque todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Cada átomo tiene una parte central cargada positivamente a la que se le llama núcleo, que está rodeado de una nube de electrones cargados negativamente. El núcleo consta de cierto número de protones, cada uno de ellos con una sola unidad de carga positiva y (excepto para el hidrógeno) uno o más neutrones. Como su nombre lo sugiere, unneutrón es una partícula eléctricamente neutra.
“Un objeto que tiene un exceso de electrones está cargado negativamente, y un objeto que tiene una deficiencia de electrones está cargado positivamente”.
Un trozo de materia está compuesto de muchos átomos dispuestos de una manera peculiar de acuerdo con el material. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electroneslibres, que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la habilidad de transferir carga de un objeto a otro, y se les llama conductores.
“Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga”.
Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga. Algunos buenos aislantes son la ebonita, el plástico, la mica, la baquelita, el azufre y el aire.Un semiconductor es un material con capacidad intermedia para transportar carga. Algunos ejemplos de materiales semiconductores son el silicio, el germanio y el arseniuro de galio. La facilidad con la que un semiconductor transporta carga puede variar mucho a causa de la adición de impurezas o por un cambio de temperatura.
Ley de Coulomb
La primera investigación teórica acerca de las fuerzaseléctricas entre cuerpos cargados fue realizada por Charles Augustin de Coulomb en 1784. Coulomb encontró que “la fuerza de atracción o de repulsión entre dos objetos cargados es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”, enunciado en la ley que lleva su nombre.

Donde F es la fuerza determinada por las magnitudes de las cargas q y q’ y por su separación r.
En unidades del SI,la unidad de carga se expresa en coulombs (C). Una definición formal del coulomb es la siguiente:
Un coulomb es la carga transferida en un segundo a través de cualquier sección transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un ampere.
Una unidad más conveniente para la electrostática es el microcoulomb (C), definido por
1 C = 10-6 C
Puesto que las unidades de fuerza, carga ydistancia del SI no dependen de la ley de Coulomb, la constante de proporcionalidad k debe determinarse experimentalmente. Un gran número de experimentos han mostrado que cuando la fuerza está en newtons, la distancia en metros y la carga en coulombs, la constante de proporcionalidad es, en forma aproximada,
k = 9 X 109 N • m2/C2
F representa la fuerza sobre una partícula cargada y es, por tanto,una cantidad vectorial. La dirección de la fuerza se determina tan sólo por la naturaleza (+ o -) de las cargas q y q'; por medio de las leyes de atracción y repulsión; cargas iguales se repelen y cargas distintas se atraen. La magnitud de la fuerza F se obtiene a partir de la ley de Coulomb al sustituir los valores absolutos para q, q' y r. Las unidades de las cargas deben ser coulombs y las de...