Mecanica

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La electricidad, en una u otra forma, subyace a casi todo lo que te rodea. Se encuentra en los relámpagos; se encuentra en la chispa que salta bajo tus pies cuando caminas arrastrándolos sobre una alfombra; y la electricidad es lo que mantiene unidos a los átomos para formar moléculas. Nuestro dominio de la electricidad se hace patente en varias clases de dispositivos tecnológicos, desde lasbombillas hasta los computadores. En esta era tecnológica es importante saber cómo podemos manipular los fundamentos de la electricidad a fin de proporcionar a las personas un bienestar inimaginable hasta fechas recientes. Este capítulo trata de la electrostática, o sea, de la electricidad en reposo. La electrostática tiene que ver con cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas ysu comportamiento en el interior de los materiales. El capítulo siguiente trata del aura que rodea a las cargas eléctricas: el campo eléctrico. En los capítulos 34 y 35 se estudian las cargas eléctricas en movimiento, es decir, las corrientes eléctricas; los voltajes que las producen, y las formas en que podemos controlarlas. Finalmente, en los capítulos 36 y 37 estudiaremos la relación entre lascorrientes eléctricas y el magnetismo, y la manera en que podemos controlar la electricidad y el magnetismo para operar motores y otros aparatos eléctricos. Para entender la electricidad es preciso avanzar gradualmente ya que un concepto es el fundamento sobre el que se contruye otro, y así sucesivamente. Así que, por favor, estudia este material con especial cuidado. A estas alturas es buena ideaponer un mayor énfasis en el curso de laboratorio, pues es mejor hacer fisica que sólo estudiarla. Si te precipitas, la fisica de la electricidad y del magnetismo puede resultarte dificil, confusa y frustrante. Pero con un esfuerzo esmerado puede resultarte comprensible y provechosa.
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32.1 Fuerzas y cargas eléctricas

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Fuerzas y cargas eléctricas
Estás familiarizado con la fuerzagravitacional. Esta fuerza te atrae hacia la Tierra y la llamas peso. Ahora considera una fuerza que se ejerce sobre ti y que es miles de millones de veces más intensa. Una fuerza así te comprimiría hasta convertirte en una mancha tan gruesa como una hoja de papel. Pero supón que, además de esta enorme fuerza, se ejerciese sobre ti una fuerza de repulsión que también fuese miles de millones deveces más intensa que la gravedad. Estas dos fuerzas se anularían una a otra y no producirían sobre ti ningún efecto observable. Da la casualidad de que existe, en efecto, un par de tales fuerzas que se ejercen sobre ti todo el tiempo: las fuerzas
eléctricas.

FUERZA ELÉCTRICA PE 1. REPULSIÓN FUERZA GRAV I TAZ.10141

Las fuerzas eléctricas provienen de las partículas del interior de los átomos.En el sencillo modelo atómico propuesto a principios de este siglo por Ernest Rutherford y Niels Bohr, el átomo consiste en un núcleo de carga positiva rodeado de electrones (figura 32-2). Los protones del núcleo atraen a los electrones y los mantienen en órbita del mismo modo en que el Sol. mantiene en órbita a los planetas. Los protones atraen a los electrones, pero éstos se repelen unos aotros. Este comportamiento de atracción y repulsión se atribuye a una propiedad llamada carga.* Por convención (o sea, por acuerdo general), decimos que los electrones tienen carga nega tiva y que los protones tienen carga positiva. Los neutrones no tienen carga y las partículas cargadas no los atraen ni los repelen. Éstos son algunos hechos importantes acerca de los átomos: 1. Todo átomo tiene unnúcleo de carga positiva que está rodeado de electrones, de carga negativa. Todos los electrones son idénticos; es decir, todos tienen la 2. misma masa y la misma cantidad de carga negativa.

ELEC"fIZIC.A C AT R ACCJ CS h

FVERLA

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Figura 32-1 Las inmensas fuerzas eléctricas de atracción y repulsión que se ejercen entre las cargas de la Tierra y las de tu cuerpo se equilibran,...