Fisica

Capítulo 01

01
Campo Eléctrico
Introducción

Campo Eléctrico

El mundo es eléctrico, así se ve la Tierra desde el espacio durante la noche.

Vivimos en un mundo eléctrico. Existen pocos ejemplos tan claros del efecto que un descubrimiento científico puede tener sobre la vida cotidiana de las personas que aquellos relacionados con la electricidad. La lamparita eléctrica, el tubo deimagen de la televisión, el teléfono celular y prácticamente todos los aparatos modernos, basan su funcionamiento de una forma u otra, en los principios que estudiaremos en éste y en los próximos capítulos. En este viaje hacia la comprensión de los fenómenos eléctricos, nuestra primera parada será en el concepto fundamental de carga eléctrica, donde estudiaremos sus características y sus efectos. Másadelante, analizaremos las interacciones entre cuerpos cargados eléctricamente y a su intermediario: el campo eléctrico. Finalmente, profundizaremos en el análisis de estas magnitudes y definiremos el concepto asociado de potencial eléctrico. Pero comencemos desde el principio: viajemos a la antigua Grecia, donde se realizaron las preguntas adecuadas y las primeras respuestas al respecto.“Elektron”
Seguramente alguna vez queriendo pasar por mago, habrás frotado una regla en tu cabeza o en un buzo, para luego acercarla a pequeños pedacitos de papel o semillas y observar como éstos se pegaban “mágicamente” a tu regla.1 Mucho de atractivo, pero poco de mágico tiene este fenómeno.

1

Si nunca lo hiciste, llegó ese momento.

11

electrostática

El ámbar es una resina vegetalfósil utilizada muchas veces en joyería.

Desde el siglo V a.C. en la antigua Grecia, se sabía que luego de frotar un trozo de ámbar con distintos materiales, éste presentaba algunas curiosas propiedades. Al conjunto de estas propiedades se le llamó electricidad, en función del vocablo utilizado por los griegos para designar al ámbar: elektron.

Con el objetivo de explicar y profundizar en éste yotros fenómenos, es que los físicos construyeron en el siglo XVII el concepto de carga eléctrica, con el cual nos familiarizaremos en esta sección.

Carga eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que presenta ciertas características que detallaremos a continuación: Simetría: Existen dos tipos de carga eléctrica. Dos cuerpos con el mismo tipo de carga se repelen, en cambio siposeen cargas de distinta clase se atraen. Antiguamente a los tipos de carga se les denominaba resinosa y vítrea en función de los materiales usados para obtenerlas. Al frotar una barra de ámbar con piel de gato se obtenía “electricidad resinosa”, mientras que al frotar una barra de vidrio con seda, el Benjamín Franklin, (físico estadounidense 1706-1790). resultado era “electricidad vítrea”. Apartir de trabajos de Benjamín Franklin los nombres de estas clases de carga fueron sustituidos por negativo y positivo respectivamente. Estos nombres no indican ningún tipo de propiedad matemática de la carga, simplemente es una forma de diferenciar los dos tipos de carga que se conocen. Nos preguntamos entonces, ¿dónde se encuentra la carga eléctrica? La materia está compuesta por átomos, que a suvez están compuestos por protones, (cargados positivamente), electrones, (cargados negativamente) y neutrones (sin carga). Los átomos son eléctricamente neutros, o sea, su carga eléctrica neta es cero, lo que significa que poseen tanta carga positiva como negativa. ¿Por qué motivo se manifiesta la electricidad luego de frotar la regla con el pelo? Antes de hacerlo, tanto la regla como el pelotenían igual cantidad de carga positiva que de carga negativa. Durante el frotamiento, algunos electrones migran del pelo a la regla. De esta manera, se produce un desequilibrio en la carga de cada objeto, quedando la regla cargada negativamente (por exceso de electrones) y el pelo positivamente (por defecto de electrones). Cuestión: ¿Cómo se puede explicar que la regla cargada negativamente...