Electrostática

Unidad 5 Electrostática
5.1. Definiciones
5.2. Sistemas de unidades
5.3. Carga eléctrica y sus propiedades                           
5.4. Leyes de la electrostática                          
5.5. Campo eléctrico
5.6. Cálculo de potencial eléctrico
5.7. Capacitores con dieléctrico                          
5.8. Energía asociada a un campo eléctrico
5.9. Capacitores en seriey paralelo

Calificación





11/11/2012

5.1. Definiciones
Desde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños.

Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotarel ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.



Trozo de ámbar





No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricasestáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar.

En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculaspasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.





A.- Trozo de ámbar y trozo de paño con las cargas eléctricas de sus átomos equilibradas.
B.- Trozo de. ámbar electrizado con carga estáticapositiva, después de haberlo frotado con el  paño.  Los  electrones< del ámbar han pasado al paño, que con esa acción éste adquiere carga negativa.



Para que los átomos del cuerpo frotado puedan restablecer su equilibrio atómico, deben captar de nuevo los electrones perdidos. Para eso es necesario que atraigan otros cuerpos u objetos que le cedan esos electrones. En electrostática, al igual queocurre con los polos de un imán, las cargas de signo diferente se atraen y las del mismo signo se repelen.





A.- Montoncitos de papeles recortados. B.- Peine cargado electrostáticamente con defecto de electrones. después  de  habernos  peinado  con  el  mismo.  C.- Los  papelitos  son  atraídos  por  el  peine< restableciéndose,  de esa forma, el equilibrio electrónico de los átomos quelo componen ( los papeles le. ceden a éste los electrones que perdieron al pasárnoslo por el pelo ).



Tormenta eléctrica

Una manifestación de carga estática la tenemos en las nubes cuando se generan tormentas eléctricas con rayos. Cuando una nube se encuentra completamente ionizada o cargada positivamente, se establece un canal o conducto natural que es capaz de atraer iones cargadosnegativamente desde la Tierra hasta la nube. Cuando los iones negativos procedentes de la Tierra hacen contacto con la nube, se produce el rayo al liberar ésta la enorme carga de corriente eléctrica estática acumulada.

Otro ejemplo lo tenemos en los vehículos, que al desplazarse a través de la masa de aire que lo rodea, adquieren carga estática. Cuando eso ocurre podemos llegar a sentir unadescarga o calambrazo eléctrico en el cuerpo al tocar alguna de las partes metálicas del vehículo.



Las máquinas fotocopiadoras e impresoras láser hacen uso práctico de la carga eléctrica estática. Su principio de funcionamiento se basa en que un rayo de luz ilumina la imagen o texto por medio de un proceso de escaneo y la transfieren a un tambor fotosensible como carga estática. El polvo de...