Tecnico

ELECTROMAGNETISMO

1. CAMPO ELÉCTRICO, FLUJO Y POTENCIAL ELÉCTRICO
CAMPO ELÉCTRICO
En la naturaleza existen fuerzas fundamentales que rigen el comportamiento de los cuerpos, como son la fuerza gravitacional, la fuerza nuclear, la fuerza de rozamiento, entre otras, dentro de esas fuerzas se encuentra la correspondiente a la fuerza que se puede presentar entre cargas eléctricas. Los materialesde los cuerpos determinan el efecto que esas cargas pueden producir en ellos.
En este capítulo se presentan los conceptos básicos relacionados con el campo eléctrico, el cual es el principio de la electrostática. Las aplicaciones de la electrostática están presentes en la vida moderna, como es en equipos médicos de rayos X, electrocardiogramas y electroencefalogramas, en dispositivoselectrónicos como condensadores y transistores, en equipos asociados a computadoras como pantallas sensibles al tacto, pantallas de cristal líquido e impresoras electrostáticas, en equipos de protección como los pararrayos, en aplicaciones industriales como la pintura electrostática, recubrimientos químicos como la galvanoplastia, entre muchas otras aplicaciones.
Sin lugar a dudas, el estudio de laelectrostática es un campo interesante y de actualidad tecnológica, que es la base para estudios posteriores de equipos y sistemas más complejos.
1.1 CARGA ELÉCTRICA
La carga eléctrica es un concepto fundamental y que se aplica ante la existencia de fuerzas susceptibles de ser medidas experimentalmente. La carga tiene dos formas conocidas como son:
Carga positiva (+).
Carga negativa (-).
Estosdos tipos de carga fueron determinados por Benjamín Franklin (1706 - 1790), quien a través de sus observaciones determinó que cargas similares se repelen entre sí y cargas opuestas se atraen entre sí.
Gráficamente esta situación se puede ilustrar de la siguiente manera:

En la figura 1A si se suspende una barra dura de caucho que se ha frotado con un paño y se le acerca una barra de cristalque igualmente se ha frotado con seda, las dos barras se atraerán entre sí. De manera similar, si se acercan dos barras de caucho (o dos de cristal) cargadas, como se muestra en la figura 1B, ambas se repelerán.
La carga eléctrica en un cuerpo, se puede presentar en su exterior, en su interior o dentro de una superficie cerrada, constituyendo una forma cualitativa de exceso de electricidadrespecto a la presente en otro cuerpo o superficie.
La electricidad es una de las siete cantidades fundamentales, las que han sido adoptadas por la General Conference on Weights and Measures (Junta General de Pesas y Medidas) y son aquellas cantidades que no se derivan de ninguna otra. Las unidades de estas cantidades fundamentales son las creadas por el Sistema Internacional (SI), se basan en elsistema mksa (metro-kilogramo-segundo-amperio) y han sido adoptadas por las entidades normativas a nivel mundial, entre las que se pueden mencionar la IEC, el ANSI y el IEEE.
La unidad correspondiente a la cuantificación de la carga eléctrica es el Coulomb (C), el cual es una unidad derivada en el Sistema Internacional, es decir, que se expresa en términos de las cantidades fundamentales.
Uncoulomb equivale aproximadamente a 6 x 1018 electrones, mientras que la carga de un electrón es:
1e = -1,6019 x 10-19 C
1.2 MATERIALES AISLANTES Y CONDUCTORES
Los materiales por sus propiedades físicas tienen una capacidad para conducir las cargas eléctricas, por lo que se pueden encontrar dos tipos básicos de materiales, así:
Materiales aislantes:  son aquellos en los que una pequeña odespreciable cantidad de cargas eléctricas se pueden mover o fluir.
Materiales conductores:  son los que permiten el paso de cargas eléctricas con absoluta facilidad.
Hay una tercera clase de materiales y cuyas propiedades son intermedias entre los aislantes y los conductores, por lo que se denominan semiconductores.  Estos materiales permiten el paso de cargas eléctricas en unas condiciones,...